Ciencia y SociedadISSN: 0378-7680dpc@mail.intec.edu.doInstituto Tecnolgico de Santo DomingoRepblica Dominicana

Toirac Corral, JosPatologa de la construccin grietas y fisuras en obras de hormign ; origen y prevencin

Ciencia y Sociedad, vol. 29, nm. 1, enero.marzo, 2004, pp. 72-114Instituto Tecnolgico de Santo DomingoSanto Domingo, Repblica Dominicana

Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87029104

Cmo citar el artculo

Nmero completo

Ms informacin del artculo

Pgina de la revista en redalyc.org

Sistema de Informacin CientficaRed de Revistas Cientficas de Amrica Latina, el Caribe, Espaa y Portugal

Proyecto acadmico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

CIENCIA Y SOCIEDADVolumen XXIX, Nmero 1Enero-Marzo 2004

PATOLOGIA DE LAY FISURAS EN OBRASPREVENCIN

CONSTRUCCTN. GRIETASDE HORMIGN. ORIGEN Y

Jos Toirac Corral x

RESUMEN

El proyecto y ejecucin de una estructura debe alcanzar las condicio-nes adecuadas de seguridad, funcionalidad (actitud al servicio) y du-rabilidad. Sobre ltimo particular, estudiaremos las grietas y fisuras,que sin duda constituyen uno de los sntornas patolgicos de mayoradversidad y ocurrencia en toda obra de hormign. En el trabajo seinvestigar la influencia prctica de las principales causas que originaneste mal, relacionando las medidas preventivas y correctivas de lugar,paa que con su aplicacin, contribuya al logro de una mayor vida tilde nuestras obras.

PALABRAS CLAVES

Honnign, grietas, fisuras, patologa de la construccin

* Unrversrdad INTEC: Ingenier ia

72

Introduccin

El impetuoso desamollo de la construccin, dominado b-sicamente por las estructuras de hormign armado, demandacada da ms de una rigurosa preparacin tcnica para quedesde el diseo hasta las etapas finales de construccin seandebidamente aplicadas y cumplidas las distintas norrnativasy especificaciones que unidas a las modernas tecnologas depunta conlleven al logro de obras seguras, duraderas y estti-cas.

En ocasiones estos atributos se ven afectado por una delas patologas mis significativas que caraclenza las obras dehormign, nos referimos a las grietas y fisuras,las cuales porsus condiciones superficiales de aspecto, inciden directamenteen lo funcional, siendo esta una de las razones de ms peso enla durabilidad de una estructura y es por ello, que como partedel clculo estructural, las grietas y fisuras clasifican dentrode los estados lmites de servicio. De ah, que, el establecer uncorrecto diagnstico que va desde su identificacin hasta lascausas que lo originan, permitir a proyectistas, constructoresy productores de materiales, no solo minimizar o erradicar suefecto por medio de su reparacin sino tomar las medidas pro-filcticas preventivas para eliminar o disminuir su aparicin.

73

Factores que influyen en la durabilidad de unaestructura de hormign armado

,W&*l&&d*:.:& tgitoc; t f,A, xf ,#

Mcaairu* la haryorb rb agu, guot yagcnF agrtrircr a trur deporr4 Gdrbtrqrflaii*dor, mr rpoxrr y rlironrinidde*.

dEo

q

!

4CONDICIONEB SIJP ERfl CIALE D E ASPECTO

Gli@, Fisritw,etc

VIDA UTIL DE LA ESTRUCTIJRA

l4

Desarrollo

Las grietas y fisuras son roturas que aparecen en el concre-to como consecuencia de tensiones superiores a su capacidadresistente.

Son muchas las causas que originan esta terrible enferme-dad en el hormign, las de origen qumico, principalmenteatribuidas a cambios derivados por la hidratacin del cementoo por la oxidacin del acero de refuerzo, mientras que las deorigen fsico, mayoritaria por dems, obedecen a dos tipos deacciones que aunque etimolgicamente son totalmente dife-rentes, ambas producen cambios volumtricos significativos.

Estos cambios son expansiones y contracciones, ahorabien, cuando los elementos de hormign estn restringidos, laexpansin origina esfuerzos de compresin y la contraccinorigina esfuerzos de traccin. El hormign es particularmentedbil ante este ltimo tipo de esfuerzo, produciendo el agrieta-miento cuando este sobrepasa sus valores de resistencia.

Entre las acciones de origen fsico se encuentran:

- Acciones de carcter mecnico (cargas que originan es-fuerzos).

- Acciones de carcter espontneo (retracciones y entu-mecimientos).

Las combinaciones de cargas, incluyendo las de peso pro-pio, provocan valores de solicitaciones por unidad de superfi-

/ \

cie determinando variaciones en las dimensiones del elementode hormign, pudiendo a su vez desarrollar fuerzas aprecia-bles. Cuando las variaciones dimensionales son producidasdirectamente por las cargas se denominan "deformaciones" yson originadas por los distintos esfuerzos.

Cuando las variaciones de dimensin son "espontneas",estas sern debidas a las retracciones y entumecimientos delhormign.

Existen adems otras fuentes de fisuras que se relacionarny detallarn durante el desarrollo de este trabajo.

Las fisuras, de acuerdo a su momento de ocurrencia puedenoriginarse en la etapa de hormign fresco o estado plstico, esdecir, antes de finalizar el fraguado, o a partir de finalizado elfraguado, o sea, durante la etapa de endurecimiento del hor-mign.

Lo hasta aqu planteado permite presentar la siguiente cla-sificacin:

Clasificacin de las fisuras de acuerdo a su origen ymomento de aparicin

l-Fisuras originadas en el estado plstico.

I .1- Fisuras originadas por la contraccin plstica.- Retraccin hidrulica durante el fraguado (contraccin

plstica).76

Exceso de vibracin.

Exceso de l lana.

1.2- Fisuras originadas por asentamiento plstico.

- Acomodamiento.

- Poco recubrimiento y excesivos dimetros en el acero.

- Cambios de consistencias en vaciados continuos.

- Desplazamiento del encofrado.

- Deformacin del terreno de sustentacin.

2-Fisuras originadas en el estado endurecido.

2.1- Fisuras originadas por movimientos espontneos.

- Retraccin hidrulica (contraccin por secado).- Contraccin por carbonatacin

- Retraccin trmica.

Entumecimientos por dilatacin trmica.

Entumecimientos por oxidacin del acero de refuerzo.

Entumecimientos por exceso de expansivos del cemen-to.

Reaccin lcalis-agregados.

77

2.2-Fisuras producidas por cargas que originan esfuerzos.- Compresin.

- Traccin.

- Flexin.

- Cortante.

- Torsin.

2.3-Otros tipos de fisuras.- Fallo de adherencia-anclaje.- Concentracin de tensiones.- Desplazamientos de armaduras principales- Asentamientos diferenciales en fundaciones.

Grietas y fisuras

Identificacin, causas y medidas a adoptar

Cambios de volumen ocasionados por la retraccinhidrulica

El fenmeno de retraccin ocurre cuando el hormign con_trae su volumen durante los procesos de fraguado y endureci_miento, siempre que estos ocuran al aire libre.

Hay que distinguir cuando se habra de retraccin, ra retrac-cin hidrulica y la retraccin trmica. Denrro de la retraccin78

hidrulica conviene a su vez dist inguir entre la retraccin hi-drulica que se puede presentar antes del fraguado y la queocurre despus de este, es decir, a partir del inicio del endure-cimiento.

La retraccin puede explicarse por la prdida paulatina delagua en el hormign. Independiente al agua absorbida por losagregados, el agua de mezclado luego de finalizado este, co-mienza a dividirse en cinco estados diferentes.

- El agua de reaccin, combinacin qumica o de crista-lizacin.

El agua de gel o pasta.

El agua intercristalina.

El agua adsorbida, que forma meniscos en la periferiade la pasta de cemento que une los granos de agrega-dos.

El agua capilar o libre.

Si el hormign no esta en un ambiente pemlanentementehmedo, el agua capilar y parte del agua adsorbida se irnevaporando progresivamente a la temperatura ordinaria desdela misma fase plstica, produciendo cambios de volumen ort-ginado por una contraccin de menisco que obliga a que losgranos de agregados se aproximen entre s. Es por ello que laretraccin, no es una fuerza como tal sino una deformacin

79

impuesta espontnea .Cuando el hormign no es capaz de re-sistir esta deformacin, ste rompe a causa de la tensin portraccin apareciendo la fisura.

Grietas y fisuras originadas en estado plstico

Fisuras originadas por la contraccin plstica

Las fisuras de retraccin hidrulica prer-ias al fraguadofinal reciben tambin el nombre de fisuras por contr-accinplstica, estas surgen principalmente en losas y pisos, por locomn generan grietas que aparecen brevemente despus deque el brillo del agua desaparece de la superficie del hormi-gn, generalmente tienen profundidades considerables y nosiguen un mismo patrn o simetra.

Este tipo de fisuras son propias de climas calientes, pues laprincipal razn de que se presenten es la rpida evaporacindel agua en la superficie del concreto debido a que la velo-cidad de evaporacin superficial es mayor que la velocidadde exudacin o sangrado del agua desde el interior hasta lasuperficie. Este fenmeno hace que ocurra la contraccin enla superficie y aparezcan las fisuras.

Caractersticas de las fisuras de contraccin plstica- Tienen una profundidad considerable, de 20 a 40mm,

pudiendo en ocasiones atravesar la losa.

80

- Aparecen en las primeras horas (de I a l0 horas) y semanifiestan en grupos.

- Son ms frecuentes y mayores cuando la condicin cli-mtica favorece a una ms rpida evaporacin superfi-cial (temperatura, viento y humedad).

- Estas fisuras no atraviesan las piedras, sino que las ro-dean.

- En general, no presentan peligro estructural, es decir,no afectan la capacidad resistente del elemento.

- Si el elemento tiene espesor uniforme estas fisuras sonde trazado corto, sin direcciones preferentes y general-mente se distribuyen al azar.

Fisuras de contraccin olstica

Si el elemento tiene espesores variables, las fisuras selocalizan en las zonas ms delgadas.

No tienen aspecto de una rotura limpia ni presentanbordes agudos y bien definidos como cuando sucededespus a las que se forman cuando el hormign ha en-durecido.

8 l

f ' 1 ta ! , " ' * * t .

Fisuras de contraccin plstica originada por la malacompactacin y terminacin del hormign

Nrdos de Esuras

Una modalidad dentro de las grietas de contraccin plsti-ca son los llamados nidos de fisuras, se debe principalmentea procedimientos incorrectos de compactacin y terminacin.Aparece en aquellas zonas donde, por cualquier causa, se haproducido una concentracin de pasta rica en cemento y sinagregado grueso, la cual se seca antes y retrae ms que el res-to del hormign. Las causas ms comunes son la sobre t,i-bracin que produce una segregacin del concreto durante lacompactacin o por el excesivo aplanado con llana durante elacabado, en ambos casos se produce un rpido avance hacia lasuperficie del agua, la pasta de cemento y las fracciones msfinas de agregados; este material ms hmedo y cohesivo tieneuna contraccin mucho ms rpida y diferente que el resto delconcreto subyacente lo cual hace que al secarse, la superficieeste sujeta a una fuerza de tensin que supera su resistenciaa la traccin generando de esta forma una concentracin defisuras.

82

[#l{ { lt \t-IIIIL-

Medidas para reducir o eliminar las fisuras decontraccin plstica

Las rnedidas comectivas para reducir o eliminar este tipode fisuras estn evidentemente encaminadas a contrarrestar lascausas que precisamente las originan. Estas causas, aunqueconocidas y explicadas anterionnente, fueron debidamenteestudiadas de fbrma prctica durante el desanollo de nuestrotrabajo determinando de esta forma su cuota de influencia. En-fre estas medidas cabe destacar las siguientes:

- De acuerdo a la consistencia utilizada para que el hor-mign sea bien colocado, se deber utilizar un conte-nido de agua tan bajo como sea posible, esto se logracon un adecuado control y con el empleo de aditivosplastificantes.

- Minimizar la influencia de los efectos climatolgicos.En el caso del hormign, se deber mantener baja tem-peratura en el agregado grueso rocindolo con agua omantenindolo a la sombra. Igualmente se deber hu-medecer los encofiados, y enfriar el agua de mezcla-do. Es conveniente realizar el vaciado en las horas msfiescas del da.

- Construir pantallas provisionales para reducir la velo-cidad del viento evitando as la rpida evaporacin dellgua superficial.

- Evitar los diseos de mezclas con excesiva presencia

83

de finos en el hormign, pues esto provoca una rpidaexudacin.

Evitar en lo posible grandes dosis de cemento. En elcaso de ser requeridas altas resistencias de debern uti-lizar aditivos supeplastificante, con el propsito de ba-jar la cuanta de cemento.En los trabajos de colocacin y terminado, evitar la se-gregacin de finos hacia la superficie.

De no requerir altas resistencias a edades tempranas, sedeber evitar el uso de cementos con altos contenidosde silicatos triclcicos SC., pues este en su reaccinlibera abundante cantidad de cal, desarrollando un grancalor de hidratacin, provocando la auto desecacin enla superficie, intensificando as retraccin.

Evitar el uso de cementos con alta finura de molida.A mayor finura, mayor calor de hidratacin, por tantomayor ser su retraccin y con ello el peligro de fisura-cion.

Fisuras de asentamiento plstico

En esta etapa del proceso donde el hormign an no haendurecido existe otros tipos de grietas a causas del acomo-dantiento plstico. Esto ocurre cuando el concreto en estadofresco ha sido colocado en el molde, en ese momento los sli-dos de la mezcla tienden a asentarse por efecto de la gravedad,84

desplazando los elementos menos denso como el agua y elaire atrapado; el agua aparece en la superflcie como agua deexudacin y el asentamiento continua hasta que el concretose endurece. Cuando hay obstculos como son: acero de re-fuerzo, piedras de gran tamao o elementos embebidos dentrodel hormign, estos pueden obstruir el libre acomodo de lamezcla, provocando asentamientos diferenciales plsticos y laformacin de srietas.

Esta posibilidad resulta particularmente probable en ele-mentos gruesos con refuerzo superficial y en elementos quepresentan cambios bruscos de espesor.

En cuanto al refuerzo superficial, las fisuras sern mayoresa medida que el recubrimiento sea ntenor, el dimetro de layarilla sea mayor y el hormign presente mas ret'enmiento(ntezcla mas fluida).

Flswa de a,riodmentn plascr,

85

,.r Gneta plstrra

-Bajos recubrimientos-Excesivos dimetros-Mezcla fluida

En un vaciado continuo, la variacin de consistencias dedistintas amasadas hace que se produzca tambin asentamien-tos diferenciales causados por distintas velocidad de acomodode la mezcla fresca.

Gneta +casionada p+r el desplaeamrerrtodei en':ofiado en murs

Por otro lado, la presin que ejerce el hormign fresco so-bre los enc'ofrados o el suelo hacen que estos se deformencuando no estn debidamente apuntalados o compactados res-pectivamente causando asentamientos plsticos adicionalescon la consecuente aparicin de fisuras.

86

Fisura p+r def+rmacidn del terrenourtes de1 endr.recrmrento del hormrgdn

Entre las medidas a aplicar para evitar los asentamientosplsticos estn:

- Segn el tipo de elemento, se deber cumplir lo esta-blecido en cuanto a los recubrimientos mnimos de lasvarillas superiores, evitando tambin el uso de grandesdimetros.

En pisos y pavimentos de hormign se evitaran loscambios bruscos de espesores por medio de acartela-mientos.

Disponer de todas las medidas de seguridad para evitarlas deformaciones del encofrado a causa de la presindel hormign fresco.

En pisos y pavimentos de hormign se deber compac-tar eficientemente la superficie de sustentacin.

Evitar agregados muy absorbentes.

En vaciados continuos se deber controlar risurosa-

87

mente el revenimiento indicado evitando asentamien-tos diferenciales plsticos durante el acomodo de lamezcla.

Es posible que las grietas originadas por contraccin yasentamiento no sean visibles sino hasta despus de ciertotiempo; la razn de ello es que comnmente quedan selladasen la superficie durante la operacin de terminado, o simple-mente no son lo suficientemente anchas para ser observadassino hasta que el concreto se contrae aun ms o hasta que cre-cen debido a una carga que afecte los planos dbiles.

Si bien estos tipos de agrietamientos en estado plstico notienen una naturaleza estructural, tampoco desaparece al en-durecerse el concreto (de hecho, por lo general se ensanchadurante el curso del secado). Las grietas aumentan la penetra-cin del agua en el concreto, facilitando la infiltracin de salesy otros productos qumicos peligrosos, produciendo efectosestticos negativos y reduciendo la durabilidad y la vida enservicio de la estructura.

Grietas y fisuras originadas en la fase o estadoendurecido

Fisuras originas por movimientos espontneos.

Una vez que el concreto ha fraguado, se inicia la etapa delendurecimiento, el hormign fresco pasa de un estado fluido a

8 8

un estado plstico adquir iendo con la hidratacin, las propie-dades de un slido rgido. En los primeros das se presentamuy baja resistencia principalmente a tensin y por lo tanto essusceptible de agrietarse. En esta etapa, los cambios de volu-men estn definidos por incrementos o decrementos causadospor dilataciones y contracciones debidos a la temperatura yla humedad. Dentro de ella se encuentra la contraccin porsecado, las contracciones-dilataciones por temperatura, lacontraccin por carbonatacin y la reaccin expansiva lcalis-agregado.

Tal como se explic anteriormente, la rpida prdida deagua interna del concreto recin colocado es la causa prin-cipal de las fisuras de contraccin plstica. En condicionesambientales normales el hormign despus de fraguado sigueexpuesto a perder ms agua por ef'ecto de la evaporacin y porel consumo debido a la hidratacin del cemento, y esta reduc-cin de agua, que progresa paulatinamente con el tiempo, esmotivo de que este se contraiga gradualmente a medida queendurece, a esta retraccin hidrulica en fase endurecida sele llama contracc'in por secudo.

Una gran cantidad de agua de mezclado, deficiente colo-cacin y compactacin as como un exceso de asentamientoy sangrado, incrementa Ia porosidad global del hormign quecomprende microporos, poros, conductos capilares macro po-ros y discontinuidades.

Cuando el concreto endurecido se halla completamente sa_

89

turado, significa que casi todos estos espacios estn ocupadospor agua. Como se explic anteriormente, independientemen-te al agua absorbida por los agregados y al agua consumidapor la hidratacin, existen otros cuatro estados que, unos masfcilmente y otros con mas dificultad, son extrados del con-creto por evaporacin. Por esta caracterstica la contraccinpor secado constituye uno de los cambios de volumen msimportantes y difcil de prevenir.

Si el endurecimiento del concreto se efecta en el agua estese expande recuperando, si no se ha fisurado, gran parte de laprdida de volumen de la retraccin anterior. Cabe destacarque la contraccin resulta ms perjudicial que la expansin,pues esta origina esfuerzos de tensin en el concreto propi-ciando la fisura sino tambin porque suele ser de mayor mag-nitud.

La probabilidad de fisuracin por retraccin esta ntima-mente ligada a la elongabilidad del hormign. La fisura ocuffeen el momento en que el valor de retraccin sea igual a larelacin entre la tensin de rotura del material a traccin y sumdulo de deformacin.

O seaTp

Rp = -------- donde:Mp

90

Rp, es la retraccin potencial sin deformacin en el tiempot, es decir, la retraccin medida inmediatamente despus de larotura cuando las tensiones han desaparecido.

Tp, es la resistencia a traccin potencial en el tiempo t.

Mp, es por definicin el mdulo de rotura potencial a trac-cin en el tiempo t.

Este tipo de fisuras aparece en elementos cuya libre con-traccin esta impedida, por ello, tiene tanta ms influenciacuanto ms rgida es una estructura, su trazado es limpio yagudo.

i

Fisura de c+nkaccidn p+r se'-adc, En r,'rgas

En elementos lineales como vigas largas y empotradas ensus extremos, las fisuras se presentan con trazados perpendi-culares al eje de la pieza y a mitad de la luz (ayudada por laflexin provocada por las cargas).

9 l

Frsrxas de contraccidn rt+r seca,Cc,

En estos casos tambin aparecen juntobido a la gran diferencia de rigidez entrepropia viga.

Frsr;ras de cc,ntracci'in p(ir secado en 1+sastrabalardr-, en una dueccin

En losas trabajando en dos direcciones las fisuras tienden aser diagonales, mientras que en una direccin ser perpendicu-lar al eje del elemento y son de anchura pequea y constante.

Un caso poco comn y sumamente interesante son las fisu-ras de retraccin interna de la pasta de cemento, esto ocuffeen concretos muy ricos en pasta y con agregados de gran ta-mao.

a las columnas de-estos apoyos y la

FisLras t1e rekaccion tflternas

92

Por efecto de su retraccin coartada por las fracciones muygnesas, aparecen fisuras internas que reducen la capacidad deresistencia a la compresin. Esto explica el peculiar y extraocaso de regresin donde la resistencia a los 28 das es menorq u e a l o s T d a s .

Las medidas para contrarrestar las fisuras de contraccinpor secado incluyen las misnlas dispuestas para prevenir lacontraccin plstica, pues el origen es comn, pero adems:

- En las grandes superficies como pisos y losas se debe-rn realizar rpidos y eficientes curados para preservaro restituir la hunledad. Entre estas tcnicas se encuen-tran las siguientes:

a) Cubrir la superficie con una lona o material de polieti-leno.

b) Riego de agua a partir del endurecimiento y durante lasprimeras T2horas preferentemente cuando las tempera-turas sean ms altas.

c) Aplicacin superficial de curadores qumicos.

Utilizacin de fibras sintticas sobre todo en pavimen-tos de hormign, estas fibras aumentan la capacidad dedeformacin a tensin del nuevo concreto, reduciendoal mnimo la formacin de planos debilitados que deotra manera se trasformaran en grietas.

93

-Diseo y construccin de juntas de retraccin.

" {_1i'l

Junta machi-hembrada

Junta con pasadores

- { ,

94

Grieta artificial perf'ectamente trazada en el pavimento dehormign utilizando sierra de corte, debiendo realizarse entrelas 24 y las 36 horas despus del vaciado. Trazada las juntas,se rellenan con silicn o mastic para evitar Ia entrada de cual-quier material y la filtracin de agua.

Como todo material, el hormign se dilata con los aumen-tos de temperatura y se contrae cuando esta baja provocandofisuras cuando el libre movimiento esta restringido o se com-bina con la contraccin por secado.

La retraccin trmica es la variacin de contraccin delhormign originadas por tensiones locales producidas por lasdiferencias trmicas entre el hormign y el medio ambiente.Al igual que en la retraccin hidrulica, se producir la fisura-cin en el instante en que el valor de retraccin sea igual a larelacin entre la tensin de rotura del material a traccin y sumdulo de deformacin.

La dilatacin trmica es la variacin de expansin del hor-mign originada tambin por las diferencias trmicas entre elhormign y el medio ambiente.

De forma similar a lo indicado en las retracciones, la fisra-cin se producir en el momento en que el valor de dilatacinsea igual a la relacin entre la tensin de rotura del material acompresin y su mdulo de deformacin. Las fisuras debido alas dilataciones trmicas son mucho menos frecuentes que lasdebidas a la retraccin, ya que la resistencia a la compresines mucho mayor que a la traccin.

95

-;i9f i \

Fisr.lras causadas p+r la drlatacri,n trmrcaAhora bien, la magnitud del coeficiente de expansin tr-

mica del concreto depende de las propiedades trmicas de losagregados y de la pasta de cemento hidratada as como de lasproporciones en que ellos intervienen.

La variacin de la temperatura del concreto puede obede-cer a causas de ndole intema y extema. Como causa de origeninterno cabe mencionar primordialmente el calor que se gene-ra en el interior del concreto por efecto de la hidratacin delcemento. Entre las causas externas pueden citarse las que soninherentes a las temperaturas ambientales, las que se derivande las condiciones de servicio de las estructuras o a condi-ciones extremas causadas por fenmenos naturales o fortuitoscomo el fuego.

La no construccin o construccin defectuosa de juntas decontraccin y dilatacin conduce siempre a esfuerzos perjudi-ciales que producen fisuras, esto ocurre bsicamente en pavi-mentos, losas y muros.

96

Los pavimentos de hormign son muy susceptibles tam-bin a los gradientes de temperatura causando el alabeo, elpeso propio de la losa y la carga de trnsito tienden a impediresa deformacin produciendo esfuerzos de traccin en la caracncava produciendo la fisura.

f r . ' T r

- i - ' F r ' ^ F - ? f r r ' 1 ' r - r r - . r n l - l L : ,

T1 = tEf,eralrra ,JE la cra nfenr de la l,: sa

cotqc dr:l rofr( .r)

Ts = temperatra :le 1a r ra supenlr dr la 1o:aT1= temFeratua :le la cra urfeno de 1a losa

Entre las medidas para contraffestar las causas de las fisu-ras de origen trmico est el no utilizar cementos con muy altocontenido de aluminato triclsico ACr y agregados con altacaptacin de calor. Evitar los gradientes trmicos entre la su-perficie y el interior de un mismo elemento, as como diseary construir correctamente las juntas de dilatacin previstas.

La expansin del hormign ocasionado por la oxidac:indel acero de refuerzo no solo origina las fisuras sino que des-truye superficialmente el hormign.

+

pero prpiot t

97

Las varillas y dems refuerzos de aceto, estn protegidasdel exterior por el hormign que las rodea, y es en el manteni-miento de la alcalinidad de este donde reside el buen manteni-miento del acero. El oxigeno del aire, el anhdrido carbnicoy el agua ataca al hierro y lo oxidan a una velocidad tantomayor cuanto mas cido es el medio. Esto sucede mientrasmas poroso y capilar sea el hormign, pues su cal va siendocarbonatada fcilmente por el dixido de carbono con lo queel PH del hormign baja abruptamente colocando al acero enprecarias condiciones de defensa.

Al acero rodearse de oxido produce una expansin provo-cando fisuras y, mas tarde, el desprendimiento del hormigncircundante.

98

Frsuras por':+t'rosidnde armaduras

Las fisuras por corrosin tienen un trazado paralelo al ace_ro afectado y es frecuente que aparezcan manchas de oxido alo largo del mismo trazado. Es por ello que una fisura con estacaracterstica debe ser inmediatamente atendida. Si esta se de-tecta a tiempo es posible salvar la estructura. para ello se debeidentificar la causa de la corrosin y suprimirla para que noacte de nuevo. Luego eliminar los recubrimientos daados,cepillar las varillas para suprimir todo resto de oxido y repararsellando con recubrimientos a base de epxicos o cementosespeciales para el caso.

Entre las medidas preventivas para evitar esta patologaest el obtener un hormign de alta impermeabilidad, esto selogra con una baja relacin agua/cemento usando aditivos re-ductores de agua caso de requerirse revenimientos altos, nousar resistencias bajas y sobre todo hormigones compactos ycon suficiente espesor de recubrimiento.

En condiciones de exposicin al ambiente, el concretoexperimenta otro tipo de contraccin que originan fisuras oincrementan las causadas por la contraccin por secado, nosreferimos a la contraccin por carbonatacin. La llamadacontraccin por carbonatacin del concreto es un procesoque resulta del contacto de este con el bixido de carbono,CO' que normalmente se halla en el aire. El CO, externo enfomra de gas se combina con la humedad del concreto paraconveftirse a la forma de cido carbnico y reacciona as conlos hidrxidos del concreto, particularmente con el hidrxido

99

de calcio acompaado de una l iberacin de agua del gel decemento propiciando esto una disminucin del volumen ma-nif-estndose una contraccin gradual del concreto que sumn-dose a la contraccin por secado hace surgir e incrementar lasfisuras con gran rapidez.

Para prever o se deber disminuir la porosidad y capila-ridad, es decir, los mecanismos de transpor-te, que a su vezdependen directamente de la relacin agua\cemento, la cualdebe ser reducida.

Los expansivos del cemento como son, el exceso de cal ymagnesia libre producen expansiones volumtricas en el hor-mign produciendo fisuras superficiales en forma de piel decocodrilo cortndose aproximadamente a 90" entre si.

Los hormigones hechos a base de agregados silicios (muyrecomendados en presas, tanques, tubos de hormign centri-fugados, etc), son susceptibles a producir una reaccin entrelos xidos de silicios inestables y los hidrxidos alcalinos dela pasta de cemento sodios y potasios.

Esta reaccin, llamada reac'cin lc'alis-agregado, se pre-senta nicamente con ciertos agregados silicios como el paloy caledonia, o en calizas y dolomitas si l ceas, cuya sl ice noest bien cristalizada, pudiendo provocar expansiones destruc-tivas en el hormign en la superficie, mostrando un esquemade figuracin, tpico de todo proceso expansivo volumtrico.

r00

' { lt ir*'"r l

_ _ t* - tj * l: -1i ;: - ll *,_"-

- trsFisuras por la expansin intema del hormign ocasionadas

por la reaccin lcalis agregados o los expansivos del cemento.

Para detectar la presencia de slice activa hay que realizarun detallado anlisis petrogrfico acompaado de ensayos dereactividad potencial. Es por ello que como medida preventi-va, se deber ser muy cauto en el uso de las piedras antes men-cionadas y sobre todo, solicitar el ensayo qumico del cementoevaluando la cuanta segn lo especificado con relacin a losiones Na"O y K,O.

Fisuras provocadas por cargas que originan esfuerzos

Cuando se realiza un diseo estructural o se comprueba laresistencia de una estructura, se ubican las combinaciones decargas exteriores actuando sobre la citada estructura represen-tada por un esquema de anlisis, obteniendo as las reaccionesde apoyo.

1 0 1

Con las cargas exteriores y las reacciones de apoyos se cal-culan los distintos valores de esfuerzos de cada uno de loselementos de la estructura (traccin, compresin, flexin, cor-fante, torsin, etc.)

Con estos valores de esfuerzos, o la combinacin deestos, y tomando en cuenta las tolerancias y los distintosfactores de seguridad se procede arealizar el verdadero diseo(dimensin y ubicacin de los distintos elementos, cantidad,distribucin y anclaje de los refuerzos de acero, resistencia delhormign, cantidad y tipos de juntas de construccin, contrac-cin y expansin, etc.).

Con este diseo, la utilizacin de materiales adecuados y unacorrecta ejecucin de la obra, la estructura debe estar preparadapara dar su servicio seguro y funcional durante su vida til.

Ahora bien, cuando existan deficiencias o insuficiencias enuno de los anteriores aspectos o sobrevienen cargas adiciona-les no previstas, la estructura se ver sometida a esfuerzos quepudieran poner en peligro su capacidad portante hasta el puntode hacerla colapsar. En la mayora de Ios casos, las fisuras sonmuestras elocuentes de las manifestaciones de estos esfuerzos.en otros, la falla o el colapso se produce de forma abrupta.

Las fisuras producidas por cargas que originan esfuerzosdifieren del resto porque tienen mayor profundidad y aparecende forma tpica, razn por lo cual es necesario comprobar susdimensiones y progresin para establecer si constituyen unverdadero problema estructural.

102

Si consideramos una pieza prismtica de hormign, cadauna de sus secciones esta sometida o a una solicitacin com-puesla por varios esfuerzos.

Cada uno de estos esfuerzos simples de destaca por un tipode fi suracion diferente.

Identificacin de fisuras originadas por esfuerzossimples

E:fucnc I Ca.ac[errsLtca

i l - - &'*. v.,

'{o.W

w.

. . , : l f . i : . 1 . .

. ) ; . ' . , : t : 1 . ) t : ; ' t . t * . " . . . : ; . *t : . . , 2 ' ' . , t : : ) . i .a ' '1

. . : , j ._ i : , ; r . . , , . . t :a,

f l : tar : t*

Las fisuras de c'ompresin axial o compresin simple pro-vocan diferentes formas de fisuracin, segn la esbeltez delelemento y el grado de restriccin transversal que tengan ensus extremos. Ambos efectos se observan en los ensayos delaboratorio.

103

ffiCon r'ramtent+Sr ro.uarment+

Si no existe rozamiento alguno entre las caras de la probetay los platos de la prensa (muy difcil de lograr) la compresinpura ejercida la rompe produciendo fisuras paralelas a la di-reccin del esfuerzo. Si hay rozamiento, el esquema de fisura-cion cambia sesn muestra.

Fisuras En rrmpresidn en elementr-'s esbeltos.

r04

Con elementos ms esbeltos intervienen otros factorescomo la no homogeneidad del hormign a lo largo del ele-mento, excentricidad de las cargas, etc., obtenindose diversosesquemas posibles de rotura. Es de destacar que los esquemasmostrados corresponden al momento de la rotura y no a con-diciones de servicio.

Frsnra rndrcahva denmrnente pardeo

Frsura ur,:hcatrva de umrnerecolapso por comprestrr

Una fisuracin peligrosa de servicio en elementos esbeltosa compresin se manifiesta en pequeas grietas finas y juntasa mitad del elemento significando que el pandeo esta a puntode ocurrir. En general cuando se observan fisuras verticales encolumnas es signo de colapso inminente por aplastamientodel hormien.

105

La traccin simple o trac:cin axial poco frecuente en ele-mentos de hormign armado, origina numerosas fisuras defrazado perpendicular a la direccin de la tensin. Estas seforman alavez, y suelen aparecer en los lugares coincidentescon la ubicacin de los estribos.

Lasfisuras de flexin pueden corresponder a flexin pura ocombinada con otros esfuerzos, principalmente el cortante. Envigas, la fisura se inicia en la armadura, progresa en verticala la fibra neutra y se curva al final buscando la aplicacin dela carga y detenindose hasta alcanzar la zona comprimida.Estas fisuras avisan con mucho tiempo, aparecen varias y muyjuntas; son perpendiculares al eje del elemento y se inclinan

106

Pr+gresin de fisura de fleun

segn el valor del esfuerzode la carga y desaparecen al

aparecen bajo la accinesta.

cortante,retirarse

Pr+.eresidn de fisura de cortante

Las fisuras de cortante se destacan por su trazado a 454, envigas, pueden comenzar en el alma, progresar hasta el refuer-zo longitudinal llegando luego hasta la carga dividiendo endos partes el elemento. Este proceso puede ser muy rpido,incluso instantneo. De ah su peligrosidad.

Lasfisuras de torsin son frecuentes encontrarlas en estruc-turas de edificaciones, cuando existen elementos aporticadosarriostrados por vigas o voladizos empotrados a estas y no se

I07

ha tomado en cuenta el efecto de torsin. Durante el serviciose manifiestan a 45a bordeando perimetralmente el elementoen forma de tirabuzn.

Otros tipos de fisuras

Los fallos de adherencia-anclaje se manifiestan mediantefisuras localizadas, paralelas al refuerzo longitudinal, aunquesu trazado no es continuo, a diferencia con las de oxidacin ocorrosin donde las fisuras si continan a lo larso de las barrasde acero.

, - - T - * d - lffiil I'l*'o or *t*',t

iuL!.*i'Er'el' I

Los fallos de anclaje son extraordinariamente peligrosos,pues la varilla de acero se desliza y pierde eficacia, por lo queeste tipo de fisura puede ser indicativo de una inminente ysbita rotura. Es por ello que al proyectar debemos ser gene-rosos con las longitudes de solapes entre barras, as como laconformacin y tamao de los bastones y dems elementosde anclaje.

108

< r * r c - ' t l * ? - f * T - - r - . r

Las cadas o desplazamientos de las armaduras principalesdurante el hormigonado originan fisuras en los lugares dondeesfuerzos de traccin no son tomados por el acero.

La concentracin de tensiones en esquinas produce fisura-cin. Cas e todo en paredes de cargas. Otro caso muy comnocurre en pavimentos de hormign cuando durante el vaciadocontinuo del hormign este se ve interrumpido por disconti-nuidades destinadas a registros elctricos o hidrulicos, eneste caso. se deber colocar antes del vaciado refuerzos deacero perpendicular a la diagonal de los lados, trazado quesigue la posible fisura.

a

I

I

I

109

Cuando el esfuerzo que baja al suelo a travs del bulbo depresiones proveniente de ias cimentaciones supera la capaci-dad portante del propio suelo sobrevienen asentamientos de laestructura.

Frsr-ras +ngtradas p or as entamrento dferencral

Principalmente en los casos de estructuras aporticadas,cuando el terreno que sustenta una de las zapatas cede y lacontigua no, se produce el peligroso asentamiento diferencialtrayendo como consecuencia incrementos notables de los es-fuerzos en las vigas de enlace superior del prtico con la in-

1 1 0

mediata aparicin de fisuras las cuales se le debern dar uncontinuo seguimiento, pues un aumento en su tamao o pro-fundidad es reflejo de un incremento del asentamiento, antesa-la de un colapso estructural.

Para evitar esto, antes de comenzar la construccin de unaobra de estas caractersticas, se deber hacer un detallado es-tudio de suelos en toda el rea de emplazamiento para de estaforma saber su capacidad resistente as como cualquier otroaspecto que pueda debilitar la misma (lentes de arena, car-so, manto fretico cercano, etc.).En el caso de se produzca elasentamiento, se investigar cual de estas causas es la origina-ria para proceder a minimizar su efecto, mientras que parale-lamente se debe disminuir la carga tributaria que desciende ala referida zapata.

Conclusiones y recomendaciones

Como hemos visto y expresado anteriormente, en la utili-zacin de materiales inadecuados, errores de proyecto y ejecu-cin, as como otros aspectos posteriores a la ejecucin, estnlas causas que originan las fisuras anteriormente analizadas.

La aparicin de una fisura visible no significa necesaria-mente que algo ande mal, sin embargo, es importante conocerla causa que la produce, para de esta forma poderla reparar.Nunca debe repararse una fisura sin estar seguro que la cau-sa que la produjo no volver a actuar despus, ya sea por la

l t l

desaparicin del agente o por haberse adoptado las medidas delugar para que no perjudique de nuevo.

Ver una fisura no siempre es fcil. Una forma sencilla paradetectarla es mojar la superficie del hormign, con lo que laflsura absorbe agua por capilaridad y la retiene despus dehaber secado la superficie adyacente.

Para conocer la causa de una fisura y saber si es peligrosao no, debemos analizar su progresin, es decir si esta viva ono, ello consiste en chequear si su anchura o longitud se mo-difican con el tiempo o si por el contrario esta estabilizada.Para obtener dicho dato existen varios mtodos algunos muyempricos.

]dtod,rs empinc+s para determtrarla progresin de una frsura.

El primero consiste en marcar con una cruz el extremo dela fisura para poder comprobar si esta progresa. Otro es el en-cajar la punta de una aguja en la hendidura, si esta cae es quese ensancha.

l12

Para medir anchos de fisuras se utilizan escalas preparadasal efecto como la mostrada que se desliza de izquierda a dere-cha contra la fisura hasta hacerla coincidir.

T Il t l

l l0.05 0.1 0.?

fTl l--0.3 0.4 0.5 0.e 0.7 0.8

T-''

J1 . 5 m m

I

Escala ca.a fledrr ancls de fislrag

Proceso de actuacin en caso de fisuracin.

c(rMrJATR LA gAU5A:rr otRa-ons

lunlb l lchlsrcf i lefzof

VIGIL.AR FISURASA(:FPTAR CON FILOSOTIA

1 1 3

ANALIS5 . CALCULOSorscARTAR HIPfEsrs

VIGILAR FISURASSGUIR ESIUOIANDOC A U S A D f S C U B I E R T A ?

P U F D E E L I M I N A R S I A C A U S A A H O R A ?

PoDRA TLIMINARSEMs ADILANT?

PUfDf COMAATRSE LAC A U S A ?

, Fs UN CASO GRAVE?

Luego de adoptar todas las medidas de correccin se proce-de a reparar la fisura que involucra tratamientos con morterosespeciales, resinas, epxicas entre otros.

Pero mas que reparar, lo ms importante es evitar. pues anteestas patologas siempre es mejor prevenir que curar. Erradi-car las causas que originan todas estas fisuras y aplicar lasmedidas expuestas en este trabajo para tales fines, lograr sindudas disminuir significativamente este mal propiciando quenuestras obras sean cadavez ms seguras y duraderas.

Bibliografa

l. Jimnez Montoya. Hormign Armado. 14 Edicin ajustada alEurocdigo.

2. Comisin Federal de Electricidad. Manual de Tecnologa del Con-creto.

3. Snchez de Guzmn. Tecnologa del Concreto y del Mortero.

4. Annual Book of ASTM STANDARDS. Sec. 4. Concrete andAggregates.

t l 4