Reparación y refuerzo estructural de pilares en ambiente marino

Descripción sistema

Vivienda unifamiliar situada en la costa mallorquina a escasos metros del mar con terrazas sustentadas por pilares de hormigón armado. Los pilares están degradados debido al ataque por sulfatos y cloruros que ha comportado la oxidación de las armaduras y la fisuración del hormigón que las recubría, poniendo en riesgo su capacidad portante.

Motivo de la intervención

Debido a la agresividad del ambiente marino los 6 pilares de hormigón que sustentan las terrazas del chalet, presentan una degradación extrema con pérdida de hormigón y armaduras totalmente oxidadas que han quedado al descubierto.
La pérdida de sección de los pilares pone en riesgo su capacidad portante y requiere una intervención urgente para restituir su integridad y realizar un refuerzo estructural.

Retos y limitaciones

» La reparación y el refuerzo deben realizarse utilizando técnicas y materiales que aseguren una alta durabilidad en ambiente agresivo marino.

Solución Molins

» Eliminación del hormigón degradado y preparación del soporte.
» Liberación de las armaduras y protección con la imprimación cementosa BETOPRIM.
» Reparación con el mortero de reparación estructural resistente a sulfatos PROPAM® REPAR TECHNO SR.
» Refuerzo de los pilares con el sistema de refuerzo con fibra de carbono PROPAM® CARBOCOMP envolviendo los pilares con PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL embebido en la resina epoxi BETOPOX® CARBO.
» Aplicación de la resina epoxi BETOPOX® 93 espolvoreada en fresco con árido de sílice.
» Aplicación de una capa del mortero PROPAM® REPAR TECHNO SR como acabado final de los pilares.

Ejecución

» 1. Preparación del soporte
Debido a que el principal motivo de degradación de los pilares es el ataque por cloruros (ver nota técnica) es especialmente importante realizar una exhaustiva preparación del soporte y de las armaduras.
Para ello se eliminó todo el hormigón degradado, desconchado y fisurado con repicado con medios mecánicos, hasta dejar las armaduras oxidadas totalmente al descubierto. Se eliminó el óxido y se limpiaron las armaduras con cepillo de púas de acero.

» 2. Protección de armaduras
Para asegurar la durabilidad de la reparación y proteger a las armaduras frente al ambiente marino, se aplicó la imprimación cementosa protectora de armaduras BETOPRIM con brocha de pelo corto en 2 capas, asegurando el completo recubrimiento de la totalidad de las mismas.

» 3. Restitución del hormigón eliminado
Antes de proceder al refuerzo de los pilares con fibra de carbono fue necesario restituir el hormigón eliminado. La elección del mortero de reparación vino condicionada por la agresividad del ambiente marino, por lo que se escogió el mortero de reparación estructural resistente a sulfatos clase R4 según UNE-EN 1504-3, PROPAM® REPAR TECHNO SR.
Este mortero de reparación permite aplicaciones de hasta 50 mm de espesor en una sola capa por lo que se aplicó, después de humedecer a saturación el hormigón del soporte, con la ayuda de paleta y llana, dejando redondeadas las aristas de los pilares para facilitar la aplicación de la fibra de carbono.

» 4. Refuerzo con fibra de carbono
Para el refuerzo estructural de los pilares se aplicó el SISTEMA PROPAM® CARBOCOMP. Concretamente se utilizó el tejido unidireccional de fibra de carbono PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL especialmente diseñado para el refuerzo de elementos sometidos a compresión por confinamiento como es el caso de los pilares.
Sobre los pilares reparados con PROPAM® REPAR TECHNO SR y transcurridos 7 días desde su aplicación, se aplicó en primer lugar la resina epoxi BETOPOX® CARBO con la ayuda de un rodillo y con un consumo aproximado de 350 g/m2. Inmediatamente después de su aplicación y mientras la resina se mantenía fresca, se envolvieron los pilares con la fibra de carbono PROPAM® CARBOCOMP TEXTIL presionando con un rodillo rígido en la dirección de las fibras asegurando que quedaran totalmente impregnadas con la resina y se eliminara todo el posible aire ocluido. Los solapes entre diferentes hojas de tejido fueron de 20 cm.
Como recubrimiento final se aplicó una nueva capa de resina BETOPOX® CARBO con un consumo aproximado de 250 g/m2.

» 5. Aplicación de puente de unión epoxi y espolvoreo con árido
Para permitir el acabado de los pilares con un mortero cementoso es necesario aumentar la rugosidad de la superficie del refuerzo de fibra de carbono. Para ello se aplicó el puente de unión epoxi de baja viscosidad BETOPOX® 93 y se espolvoreó mientras se mantenía fresco, con arena de sílice limpia.

6. Aplicación de capa de acabado con mortero de reparación resistente a sulfatos
Finalmente y para dejar el aspecto convencional de acabado de los pilares, se aplicó una capa final de mortero de reparación resistente a sulfatos PROPAM® REPAR TECHNO SR sobre la superficie rugosa creada con el espolvoreo de arena sobre la fibra de carbono.

Nota técnica

La agresividad del ambiente marino para las estructuras de hormigón armado
El agua de mar contiene sales en disolución (35g/l de media) que son mayoritariamente cloruro sódico y sulfatos.
La atmosfera de las zonas con ambiente marino contiene concentraciones elevadas de iones cloruro y sulfato que tras-portados por la elevada humedad penetran en el interior de los poros de los materiales de construcción. A continuación, explicamos los ataques que provocan a las estructuras de hormigón armado.

Ataque por cloruros
Es característico de ambientes próximos al mar (se considera la franja de los primeros 5 km de costa como ambiente clase IIIa: Clase general de exposición marina área) o de zonas climáticas frías donde se empleen sales de deshielo (cloruro sódico o potásico).

Los cloruros se difunden a través de los poros o fisuras del hormigón hasta llegar a las armaduras. El ataque por cloruros es puntual (picaduras) y provoca la corrosión del hierro de las armaduras pudiendo llegar a afectar la totalidad de la sección de éstas, además, debido a que las sales de cloruros son higroscópicas, retienen humedad en el hormigón. El óxido formado tiene un volumen 2,5 veces superior al del hierro que componía inicialmente las armaduras y esto produce que el hormigón se fisure y fracture. La rotura del hormigón, además de la pérdida de sección resistente en elementos portantes, facilita la continuación del proceso de oxidación y por tanto la degradación.

Para minimizar esta degradación la EHE-08 (Instrucción Española del Hormigón Estructural) marca unos mínimos de con-tenido en cemento y relación agua/cemento para conseguir fabricar hormigones lo menos porosos posible.

Ataque por sulfatos
Los sulfatos en contacto con el aluminato tricálcico (C3A) contenido en el cemento y con el agua, reaccionan dando lugar a unas sales de gran volumen que expansionan en el sí del hormigón provocando su fisuración y rotura. Estas sales conocidas como ettringita tienen un volumen 8 veces superior al de los productos de partida.

La única forma de evitar esta reacción en suelos o ambientes con presencia de sulfatos es emplear cementos con bajo contenido en aluminatos (sulfato – resistentes) como el cemento con el que se formula PROPAM® REPAR TECHNO SR.