Por que se fisura y agrieta el concreto armado?

¿POR QUE SE FISURA Y AGRIETA EL CONCRETO? CAUSAS MAS COMUNES Y TECNICA DE CONTROL

Este artículo analiza las causas principales de la fisuración en el concreto, trata los factores como el entorno, errores de diseño, y problemas de construcción, en estructura nuevas y las que ya están en uso; se identifican fisuras en elementos de concreto armado y se exploran diversas causas, como la retraccion plástica, asentamiento plástico, reacciones químicas y cargas externas. Tambíen se destaca la importancia de controlar el ancho de las fisuras y se proporcionan pautas para determinar si una fisura está activa o inactiva.

aparicion de fisuras en el concreto armado causas y soluciones

Click aqui ↓ enlace libre de virus

▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣-▣

En nuestro país, las edificaciones e infraestructura en general experimentan deterioro prematuro, a mediano o largo plazo, debido a diversos factores como: la influencia del medio ambiente, errores de diseño, deficiencias en el proceso constructivo, falta de procedimientos adecuados, supervisión ineficaz durante la construcción, deficiencia en la elaboración de proyectos, falta de mantenimiento y la propia antigüedad de las estructuras que han estado en estado de servicio durante muchos años. En este artículo se abordarán las causas mas comunes de fisuracion del concreto y un método práctico para controlar el incremento

La degradación de las estructuras de concreto está estrechamente relacionada con el entorno en el que se encuentran y su interacción con el medio circundante, cuando aparecen problemas o patologías, es recomendable vigilar de cerca las estructuras para intervenir antes de que la situación empeore y lleve a la estructura a un punto critico e incontrolable. Dependiendo de la exposición al medio ambiente, algunas soluciones pueden penetrar desde la superficie hasta el interior del concreto, disolviendo los productos de hidratación del cemento y aumentando la porosidad, lo que afecta negativamente la resistencia y durabilidad del concreto; por otro lado, cuando los productos de interacción se cristalizan en los vacíos y microfisuras, pueden mejorar la resistencia y durabilidad de la estructura.

Las patologías (fisuras) pueden aparecer tanto durante la etapa de construcción como el uso de la estructura, aunque su incidencia suele ser mayor en esta última etapa, es decir cuando la estructura está sometida a cargas de servicio y acciones dinámicas (sismo).

FISURACION EN ELEMENOS DE CONCRETO ARMADO

Las fisuras en el concreto armado son inevitables, ya que se producen cuando la estructura excede su capacidad de resistencia a la tracción, que generalmente es alrededor del 10% de la resistencia a la compresión (0.1 f’c), estas fisuras son causadas por cargas de servicio que generan flexión o torsión en la sección transversal, así como por efectos de temperatura, retracción del concreto u otras deformaciones impuestas en elementos con restricciones de desplazamiento.

En un análisis estructural, se consideran las grietas y fisuras en los estados límites de servicio, que son aquellos estados que no conducen al colapso de la estructura, pero sí pueden afectar su funcionamiento bajo cargas de servicio. Estas fisuras pueden afectar la apariencia estética de la estructura, pero también pueden indicar fallas estructurales significativas que requiere de un tratamiento específico.

¿CUALES SON LAS CAUSAS DE LA FISURACION?

Las microfisuras y macrofisuras suelen estar asociadas con problemas de durabilidad, ya que facilitan la entrada de sustancias dañinas que pueden conducir a la corrosión del acero de refuerzo y al deterioro general del concreto, reduciendo significativamente la vida útil de la estructura. La importancia de estas fisuras depende del tipo de estructura en la que se presenten y de su naturaleza.

La reparación de las fisuras será efectiva si hay una comprensión adecuada de sus causas y si se selecciona un procedimiento de reparación apropiado que pueda mejorar el problema, de lo contrario la propuesta de reparación podría resultar ineficiente.

En estructuras nuevas, las causas comunes de fisuración incluyen un exceso de agua en el concreto, un curado inadecuado, una cantidad insuficiente de acero y refuerzo, mala ubicación del armado, entre otros. La fisuración no estructural se puede dividir en dos categorías: la fisuración por retracción plástica, que ocurre en las primeras horas después del fraguado, y la fisuración por asentamiento plástico, que ocurre desde la colocación hasta el endurecimiento del concreto.

Fisuras en estructuras nuevas

Fisuración por retracción plástica: Ocurre después del fraguado del concreto cuando se somete a tensiones debido a una rápida pérdida de agua superficial por evaporación, esto ocurre cuando la evaporación es mayor que la velocidad de exudación del agua y está influenciada por factores como la humedad relativa, la velocidad del viento y el entorno del medio ambiente. Esta fisuración es común en concreto colocados en climas cálidos, secos y de mucho viento; la evaporación provoca contracción en la superficie, generando grandes tensiones internas en una etapa en la que el concreto aún no ha adquirido la resistencia suficiente para soportarlas, lo que resulta en fisuras. Estas fisuras suelen aparecer en grupos y tiene un aspecto similar a la piel de cocodrilo, no alcanzando grandes profundidades; sin embargo, pueden permitir la entrada de sustancias dañinas que afectan el rendimiento y la durabilidad de la estructura. Esta fisuración se presente principalmente en elementos superficiales y de poco espesor, y a mayor cantidad de cemento en la mezcla, mayor será la retracción plástica, como medida preventiva, se recomienda un adecuado curado y, en caso de aparición un procedimiento de sellado de fisuras.

Fisuración por asentamiento plástico: Ocurre después de que el concreto ha sido colocado y compactado, los componentes sólidos de la mezcla tienden a asentarse debido a las diferencias de peso específico, este proceso continúa hasta que el concreto endurece. Si la mezcla está restringida en su asentamiento uniforme, ya sea por la presencia de armaduras u otros elementos incrustados, se forman fisuras, para prevenir asentamientos diferenciales, se deben seguir intervalos de tiempo recomendados entre capas de vaciado de elementos, según las pautas del ACI 309.2R, y se debe realizar una vibración adecuada. En estructuras existentes, las causas más comunes de fisuración son el aumento de cargas de servicio, tanto cargas vivas como cargas muertas y cargas sísmicas; también pueden ser causadas por reacciones químicas como la reacción álcali-agregado, corrosión de las armaduras, variaciones térmicas según las estaciones del año, restricciones externas, incendios, etc.

Fisuras en estructuras existentes

Fisuración por retracción en el secado: Ocurre cuando el concreto armado se contrae gradualmente debido a la perdida de agua en la pasta cementicia una vez que el concreto ha endurecido, estas fisuras se originan cuando la contracción está restringida externamente por elementos adyacentes o por el suelo. Se caracteriza por ser fisuras individuales que siguen direcciones definidas, sin ramificarse ni entrecruzarse, estas fisuras son profundas y presentan aberturas finas. Para prevenir este tipo de fisuras, se recomienda reducir el contenido de agua en la mezcla, aumentar la cantidad de agregado utilizado y utilizar juntas de contracción.

Fisuración por retracción térmica: Ocurre debido a las diferencias de temperatura dentro del elemento estructural, causadas por la disipación del calor de hidratación del cemento, que es mayor en la superficie que en el interior, estas diferencias de temperatura generan tensiones de tracción que, si exceden la baja resistencia del concreto en proceso de endurecimiento, provocan fisuras. Estas fisuras son superficiales y suelen aparecer en grupos que se asemejan a mapas, para prevenirlas, se recomienda utilizar juntas de dilatación en elementos estructurales masivos.

Fisuración por reacciones químicas: Se producen debido a la interacción de agentes agresivos con el concreto, estas reacciones tienen una velocidad de transporte lenta dentro del concreto, por lo que pueden tardar varios años en manifestarse, alguna de las reacciones químicas puede afectar la durabilidad del concreto y resultar inviables adoptar un proceso de protección o reparación.

Fisuración por cargas externas: También conocidas como fisuración estructural, se deben a deficiencias en el diseño, la selección de materiales o la ejecución de la obra, cuando los elementos estructurales se ven sometidos a cargas no previstas, de manera repentina y durante un largo periodo de tiempo, pueden provocar fisuras de mayor profundidad y tamaño. Estas fisuras se caracterizan por seguir ciertos patrones según el tipo de esfuerzo al que están sometidas, como fisuras paralelas al refuerzo en esfuerzos de compresión, fisuras perpendiculares al refuerzo (coincidiendo con la ubicación de los estribos) en esfuerzo de tracción, fisuras inclinadas en esfuerzos cortantes, fisuras en el perímetro del elemento en esfuerzos de torsión y fisuras en la parte inferior del centro de la viga y en la parte superior de los apoyos en esfuerzo de flexión.

Otro tipo de fisura: Llamadas fallas de adherencia-anclaje, se presentan como fisuras localizadas paralelas al refuerzo longitudinal y pueden indicar un deslizamiento del acero de refuerzo, lo cual representa un riesgo significativo. Además, los asentamientos diferenciales en estructuras aporticadas, donde hay zonas con asentamientos desiguales, pueden reflejarse en fisuras que aumentan de tamaño y profundidad, indicando la probabilidad de un posible colapso, estas situaciones se pueden prevenir haciendo un buen estudio de suelos y proponiendo una cimentación corrida, conectada o platea de cimentación, según indicaciones del estudio.

¿QUE ESPESOR DEBE TENER UNA FISURA PARA SER REPARABLE?

Es importante controlar y limitar la apertura de las fisuras por razones estéticas, impermeabilidad del concreto y prevención de corrosión del acero de refuerzo; las fisuras son el resultado de tensiones inherentes al concreto y se diferencian por la edad en la que aparecen en un elemento estructural, así como por su forma, trayectoria, abertura y movimiento, etc. Antes de proponer un procedimiento para sellas las fisuras, es necesario determinar su causa y conocer en que elemento estructural ha surgido, en el proceso de fisuración se distinguen dos etapas: una microfisuración inicial que no es visible a simple vista y cuyo espesor es menor a 0.05mm, y una macrofisuración posterior que se manifiesta en la superficie del elemento.

Hay diferentes bibliografías que establecen un ancho máximo de abertura para elementos estructurales; las aberturas de 0.4mm son considerados de menor importancia en comparación con el espesor de recubrimiento y la correcta colocación del acero de refuerzo. El ingeniero Sotomayor, en su artículo “Entendiendo a las fisuras y grietas en las estructuras de concreto” presenta una tabla, en la cual se representa una clasificación de fisuras y grietas en función a su ancho y al nivel de repercusión en las estructuras expuestas sobre todo para ambientes agresivos y sustancias nocivas.

Para evaluar la fisuración, un criterio es seguir los lineamientos establecidos por el ACI-224.R-01, 2008 “Control de fisuras en estructuras de concreto”, el cual establece anchos de fisuras límites que puede tener una estructura de concreto armado sometido a cargas de servicio para diferentes tipos de exposición; por ejemplo, si la estructura tiene una condición de exposición al aire seco o membrana protectora, el ancho máximo de la fisura es 0.41mm para considerarse reparable.

¿COMO CONTROLAR LA FISURACION?

Todas las construcciones presentan fisuras que varían en su configuración, como verticales, horizontales, inclinadas, entre otras, y cada una de ellas tiene una causa especifica que las provoca; estas fisuras o grietas nos brindan información importante sobre su origen y evaluación, por lo tanto, es crucial observarlas y estudiarlas detalladamente para determinar su verdadera importancia y optar por la solución más segura y eficiente. Al realizar una observación y estudio detallado, nos encontramos con dos casos claramente diferenciados: fisuras estables o inactivas y fisuras activas o en movimiento.

Fisuras estables: Son aquellas cuyo ancho, longitud y profundidad no experimentan cambios a lo largo del tiempo, debido a que la causa que las originó ha cesado o porque las fuerzas de resistencia en el material se han equilibrado; es decir, la deformación en el material se ha producido para adaptarse a la situación actual.

Fisuras activas: Se caracterizan por tener un ancho, longitud y profundidad que varían con el tiempo, estas fisuras son provocadas por causas mecánicas, lo que resulta en deformaciones en el concreto y un deterioro proporcional al aumento de la abertura de la grieta.

Para determinar si una fisura está activa o inactiva, se suelen utilizar testigos de yeso o testigos de vidrio; los testigos consisten en colocar tiras de yeso o vidrio transversal a la fisura, y se realiza un seguimiento durante un periodo de 7 a 90 días. En el caso de los testigos de yeso y vidrio, si hay movimientos muy pequeños, se romperán debido a su rigidez, esto permite determinar si una fisura está inactiva y no requiere reparación, o si es activa y necesita estabilización.