Durabilidad del Hormigón Armado: Claves para su Longevidad en Construcción
El hormigón en masa es un material pétreo; como tal, es un material durable; tan durable como un conglomerado natural o como las rocas denominadas brechas. No obstante, es un material químicamente reactivo ante ciertas sustancias; en concreto: Aguas selenitosas o yesíferas, aguas negras, aguas puras, agua de mar, etc.
El hormigón armado, sin embargo, por ser un “composite” y contener acero –muy sensible a la oxidación–, resulta muy poco durable si no se toman las medidas pertinentes, que irán dirigidas fundamentalmente a la protección del acero.
Factores Determinantes de la Durabilidad del Hormigón Armado (HA)
Casi todos los factores están interrelacionados, como se verá a continuación:
- Relación agua/cemento (porosidad; retracción)
- Recubrimiento de las armaduras
- Agresividad del ambiente al que está expuesto
- Porosidad
- Fisuración
- Puesta en obra
- Curado
- Compacidad (vibrado y w/c)
- Características de la capa exterior
- Forma estructural y relación con el cerramiento
Relación Agua/Cemento: Impacto en la Porosidad y Retracción
Un buen hormigón es un hormigón bien dosificado, elaborado con áridos de buena calidad (sustancialmente esféricos), amasado con un buen cemento y, sobre todo, con una baja relación agua/cemento; además, se le puede añadir como aditivo un plastificante o un superplastificante, los cuales permiten obtener hormigones muy dóciles, compactos y poco porosos.
Con una relación agua/cemento demasiado alta –superior al 60%– se obtienen hormigones demasiado porosos y con fisuras producidas por la retracción; en otras palabras, resultan permeables al agua y al aire, siendo poco duraderos si están expuestos a la intemperie.
Se recuerda que la EHE-08 limita el contenido máximo de cemento en el hormigón a 500 kg/m3, salvo casos excepcionales.
En cuanto a la máxima relación agua/cemento permitida por la EHE-08, según las clases de exposición, es: (Ver Tabla 37.3.2a)
Agresividad del Ambiente de Exposición: Clasificación y Efectos
El tipo de ambiente al que está sometido un elemento estructural viene definido por el conjunto de condiciones físicas y químicas a las que está expuesto, y que puede llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a los de las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.
El tipo de ambiente viene definido por la combinación de:
- una de las clases generales de exposición, frente a la corrosión de las armaduras, y
- las clases específicas de exposición relativas a los otros procesos de degradación que procedan para cada caso.
Recubrimiento de las Armaduras: Protección contra la Corrosión
Las armaduras son de acero; no solo pueden oxidarse, sino que también pueden corroerse. El proceso de oxidación del acero es progresivo y expansivo, tendiendo a fisurar el hormigón. El proceso de oxidación del acero es un fenómeno electrolítico que se produce en presencia de agua. Este proceso es favorecido por la presencia en la disolución de iones cloruro (agua de mar o con contenido de diversas sales). Por otra parte, el proceso de oxidación de las armaduras requiere la presencia de oxígeno (aire o agua).
En principio, las armaduras están protegidas rodeadas por hormigón, ya que este es muy básico (pH = 13-14); como el hormigón es poroso, poco a poco el CO2 de la atmósfera irá penetrando en la masa y reaccionará con la cal producida durante las reacciones de fraguado y endurecimiento, según la reacción:
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O (carbonatación). Este proceso conlleva una reducción considerable del pH, que pasa de 13-14 a 10.5-11, provocando la despasivación de las armaduras y, por tanto, aumentando el riesgo de oxidación.
El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura (incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigón más cercana. Se define como recubrimiento mínimo de una armadura pasiva aquel que debe cumplirse en cualquier punto de la misma. Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom, definido como:
- rnom
- Recubrimiento nominal
- rmin
- Recubrimiento mínimo
- Δr
- Margen de recubrimiento, en función del nivel de control de ejecución, y cuyo valor será:
- 0 mm en elementos prefabricados con control intenso de ejecución,
- 5 mm en el caso de elementos ejecutados in situ con nivel intenso de control de ejecución, y
- 10 mm en el resto de los casos.
El recubrimiento nominal es el valor que debe reflejarse en los planos, y que servirá para definir los separadores.
En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretensadas, los recubrimientos mínimos deberán cumplir las siguientes condiciones:
- Cuando se trata de armaduras principales, el recubrimiento deberá ser igual o superior al diámetro de dicha barra (o diámetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a 0.80 veces el tamaño máximo del árido, salvo que la disposición de armaduras respecto a los paramentos dificulte el paso del hormigón, en cuyo caso se tomará 1.25 veces el tamaño máximo del árido.
- Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas pretensadas, el recubrimiento no será, en ningún punto, inferior a los valores mínimos recogidos en las tablas 37.2.4.1.a, 37.2.4.1.b y 37.2.4.1.c.
- En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá contar, además del recubrimiento del hormigón, con el espesor de los revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan carácter de definitivos y permanentes, al objeto de cumplir los requisitos del punto b) anterior. En estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm. El Anejo nº 9 incluye algunas recomendaciones para evaluar la contribución a la que se refiere este punto, en el caso de emplearse morteros de revestimiento.
- El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.
- Cuando se trate de superficies límites de hormigonado que en situación definitiva queden embebidas en la masa del hormigón, el recubrimiento no será menor que el diámetro de la barra o diámetro equivalente cuando se trate de grupo de barras, ni que 0.8 veces el tamaño máximo del árido.
Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o utilización de grupos de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá considerarse la posible conveniencia de colocar una malla de reparto en medio del espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantía geométrica del 5 por mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o diámetro equivalente) igual o inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros equivalentes) superiores a 32 mm.
En piezas hormigonadas contra el terreno, el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo que se haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, no rigiendo en este caso lo establecido en el párrafo anterior.