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Patologías

45 - Daños por retracción del hormigón

El tema que nos ocupa en esta ocasión hace referencia a daños por deformaciones intrínsecas del hormigón, como los que se producen por movimientos en el interior del material, por los fenómenos debidos a la pérdida progresiva de agua, siendo éstos:

  • retracción plástica -afogarado-
  • asentamiento plástico -exudación-
  • retracción hidráulica del hormigón
  • Descripción de los daños

    Podemos distinguir las fisuras que se forman cuando el hormigón se encuentra todavía en estado plástico y se desarrollan durante las primeras horas (2-4), que son las de exudación y las de afogarado y aquellas que surgen en el proceso de endurecimiento del hormigón, que son las de retracción hidráulica.

    Las fisuras por asentamiento plástico o de exudación son fisuras longitudinales cuya trayectoria es la dirección de las armaduras o viguetas de forjado, los estribos de la parte superior de las vigas o lateral de los pilares. Son difíciles de evitar.


    Fig. 1.- Fisuras por asentamiento plástico (estribos pilares).


    Las fisuras por retracción plástica o afogarado se suelen presentar en superficies horizontales, siendo mayor la probabilidad de que aparezca este fenómeno cuando la superficie de exposición es mayor y el espesor menor (caso de encontrarnos secciones variables suelen aparecer en las zonas de espesor menor). Normalmente suelen manifestarse en grupos, cortándose en ángulo de aproximadamente 90º, ya que al surgir una fisura la fuerza que le es perpendicular se anula, pero se mantiene la fuerza paralela surgiendo la fisura perpendicular a ésta. En piezas de gran espesor pueden surgir en distintos grupos, siguiendo la dirección del hormigonado preferente (en el caso de una carretera sometida a fuerte soleamiento y aire seco, surgirían las fisuras paralelas al eje de la carretera). Las fisuras rodean los granos de árido (fisura intergranular) y son poco definidas. Tienen una profundidad del orden de 10-40 mm, pudiendo alcanzar los 100 mm o atravesar todo el espesor en losas delgadas.

    Puede surgir además un “nido de fisuras” cuando por cualquier motivo se ha concentrado en una zona pasta rica en cemento y sin árido grueso por lo que retrae más que el resto del hormigón.

    Las fisuras por retracción hidráulica que surgen en el proceso de endurecimiento del hormigón se manifiestan también en grupos y se cortan en ángulos rectos. Presentan bordes agudos y bien definidos y atraviesan granos de árido (fisura transgranular). Surgen en las primeras semanas del hormigonado.

    Cuanto más rígida es una estructura, más coartada estará, con lo cual mayor retracción y fisuración experimentará. Cuando una viga sufre la retracción se acorta, en caso de pilares esbeltos, éstos la siguen, por lo que aparecen fisuras en el pie del pilar; sin embargo, si los soportes son rígidos, surgen fisuras en la viga, ya que la propia rigidez de los pilares impide el acortamiento de la viga. En el caso de muros de hormigón, si no se han dejado juntas de retracción, el muro se fisurará cada 10-12 m, pudiendo aparecer a su vez con el tiempo un nuevo grupo de fisuras intermedias.

    En elementos superficiales las fisuras de retracción son muy habituales suponiendo las armaduras un impedimento interior al libre acortamiento del hormigón. En el caso de placas apoyadas en sus bordes y sin libertad de movimientos en las dos direcciones principales, la fisuración suele presentarse a inglete, formando ángulo de 45º, junto a las esquinas.


    Fig. 2.- Fisuras en solera de garaje por retracción del hormigón por falta de juntas de retracción.


    El hormigón armado retrae menos que el hormigón en masa, ya que en este caso no existe coacción ninguna y el hormigón se fisura por tracción, pues su resistencia a este esfuerzo es inferior a las tensiones provocadas por el acortamiento.

    Origen de los daños

    Las deformaciones en el interior del material dan lugar a tensiones internas en el hormigón que hacen que agote su capacidad resistente a tracción, fisurándose. En el hormigón se producen tres fenómenos que pueden dar lugar a fisuras:

    El asentamiento plástico se produce por el fenómeno de exudación debido al asentamiento de las partículas gruesas de la masa que se desplazan a la parte inferior y la ascensión del agua de amasado hacia la superficie, que se evapora. El hormigón experimenta una disminución de volumen, asentándose y quedando coaccionado por la armadura o el encofrado, lo que hace que pueda fisurar.

    En la fase de fraguado, principalmente en la fase inicial, se produce una reacción exotérmica con desprendimiento de calor, produciéndose el fenómeno de afogarado o retracción plástica, y como consecuencia del posterior enfriamiento, es decir, cuando la velocidad de evaporación supera a la exudación, se produce la contracción de la masa y la aparición de fisuras. En este fenómeno influye por tanto la temperatura ambiente y el viento, pues las evaporaciones del agua superficial producen incrementos apreciables de la contracción. Otros factores que influyen son el incremento de la finura de molido, contenido de silicato tricálcico y de aluminato tricálcico.

    Una vez fraguado el hormigón, éste sigue experimentando un cambio de volumen debido a la pérdida del agua de cristalización y del gel que rodea al cemento, produciéndose contracciones debido a la retracción hidráulica, y por tanto fisuraciones.

    Factores que inciden en los fenómenos anteriores son:

  • edad del hormigón: menor retracción a mayor edad
  • grado de exposición de la pieza: mayor grado de exposición mayor retracción
  • espesor de la pieza: mayor retracción a menor espesor
  • cuantía y disposición de las armaduras: a mayor cuantía menor retracción
  • humedad del ambiente: mayor sequedad mayor probabilidad de retracción
  • naturaleza de los áridos: la retracción de éstos influye en la del hormigón
  • contenido de áridos: reducen la retracción
  • contenido de finos de la arena: suelen aumentar la retracción
  • equivalente de arena: menor equivalente de arena mayor retracción
  • contenido de agua: a mayor contenido de agua mayor retracción
  • contenido de cemento: mayor contenido de cemento mayor retracción
  • finura de molido del cemento: mayor finura de molido aumento de retracción
  • relación agua/cemento: a igualdad de relaciones A/C, la retracción aumenta con la dosis de cemento
  • composición química del cemento: los más rápidos y resistentes aumentan la retracción
  • curado del hormigón: curado más intenso y prolongado menor retracción

  • Fig. 3.-. Ejemplos de fisuras (“Durabilidad de estructuras de hormigón” GEHO. Bol. 12, C.E.B.)


    Prevención y reparación de daños

    Para evitar la aparición de fisuras por retracción plástica se debe evitar una desecación rápida del agua superficial, con una protección adecuada del hormigón durante las primeras horas (por ejemplo mediante plásticos), aplicando un retardador de fraguado que hace que disminuya el calor de fraguado ocasionando menores tensiones internas.

    Hay que tener en cuenta la composición del hormigón (relación agua-cemento adecuada, áridos, consistencia, compactación, etc). Para que se produzca un endurecimiento del hormigón los compuestos hidráulicos del mismo han de hidratarse adecuadamente, para ello para dotar a la masa de adecuadas condiciones de trabajabilidad se ha de incorporar al amasado más agua que la necesaria.

    Han de tomarse precauciones en la fase de fraguado y endurecimiento, siguiendo las instrucciones del artículo 74 de la EHE (protección y curado). También se tendrá en cuenta la cuantía geométrica de la armadura (artículo 42.3.5 de la EHE).

    En elementos tales como vigas de grandes luces, elementos de poco espesor o en la unión de hormigones de distintas edades, en épocas muy calurosas es conveniente hormigonarlos a última hora de la tarde. No ejecutar el hormigonado exponiendo los elementos a la acción de un fuerte viento y soleamiento evita fisuras abiertas en la cara superior del forjado en las zonas de armadura.

    Deberán disponerse juntas (juntas de contracción) y armaduras repartidas de pequeño diámetro en forma de malla superficial (en forjados) o armaduras de piel (en vigas esbeltas) o a 45º en esquinas de muros. Las juntas de contracción han de asegurar la estanqueidad y la adherencia entre el hormigón nuevo y viejo.

    Para el caso de cimientos se han de colocar juntas según distancias que van a depender de la época del año y tipo de clima, estando los valores entre 16 y 24 metros. En el caso de muros, las distancias entre juntas verticales dependen de la altura del muro, no debiendo separarse más de 7,5 m sea cual sea su altura. En pavimentos de hormigón las juntas longitudinales no han de disponerse a más de 5 m y en el caso de las juntas transversales la separación máxima suele ser de 7,5 m.

    Debe tenerse en cuenta el fenómeno de la retracción al combinar el hormigón con otros materiales, para analizar la compatibilidad de deformaciones del conjunto (como es en el caso de los revestimientos).

    Si el ancho de las fisuras es inferior a 0,4 mm suele producirse un proceso de autocicatrización o taponamiento a causa de la acumulación de suciedad, depósitos cálcicos, etc que sellan la misma, impidiendo el paso de agentes agresivos.

    Ya que las fisuras por retracción influyen en la durabilidad del hormigón más que en su resistencia las reparaciones van enfocadas en este sentido: evitar que se merme la durabilidad de ese hormigón, para lo cual se pueden colmatar las mismas mediante lechadas fluidas de cemento puro para evitar la entrada de agentes agresivos.

    Bibliografía:

    “Tecnología y terapéutica del hormigón armado”. Ismael Sirvent Casanova.
    “Hormigón Armado”. Álvaro García Meseguer.
    “El lenguaje de las fisuras”. Artículo revista BIA. Ismael Sirvent Casanova.
    “Juntas de dilatación en edificios”. INTEMAC.
    “Cortante y punzonamiento. Teoría y práctica”. Florentino Regalado Tesoro.

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