Los tipos de lesiones
Blog- Lesiones
En Patología de la Construcción no se deberían confundir las lesiones con las enfermedades que las causan. En los dos libros "Patología de la Construcción: lesiones" de J.F. Arango-L se presenta una clasificación de las lesiones usuales en las obras en que se resaltan:
- Las humedades
- El ensuciamiento
- La corrosión
- Las disgregaciones
- Las eflorescencias
- Las variaciones en las dimensiones y propiedades de los componentes y sus materiales
- Las fisuras y grietas
- El ruido y las vibraciones
- La presencia de contaminantes
De estas lesiones las más evidentes en las obras son las fisuras, aunque tienen la dificultad que no siempre se asocian con enfermedades. Incluso son esperables, como ocurre con el concreto (hormigón) reforzado. Y tal vez la lesión menos conocida es la presencia de contaminantes en las obras, que se asocia con el síndrome del edificio enfermo, y la enfermedad causada por la obra. De otra parte, el ruido y las vibraciones erróneamente pueden ser consideradas como situaciones "esperables" en las obras por cuenta de las condiciones ambientales. Pero hay estados límite aceptados (condición de falla) para cada tipo de uso que definen cuando se trata, efectivamente, de una afectación a las condiciones de uso y resistencia de la obra.
Conoce más sobre estas lesiones, los fenómenos asociados, la forma de realizar el diagnóstico y las actuaciones de obra consultando los libros de Patología de la Construcción: lesiones generales, Tomo I y Tomo II. En la foto que acompaña esta publicación verás un pequeño ejemplo de las tablas de los diferentes tipos de lesiones que se detallan en los libros. Si quieres conoce sobre el proceso diagnóstico para demostrar de forma correcta la asociación entre la causa y el efecto consulta el libro Patología de la Construcción: fundamentos.
La petrografía
Blog- Métodos diagnósticos
La petrografía es una técnica diagnóstica que se aplica en la Patología de la Construcción a muchos materiales de las obras. Involucra varios métodos diferentes, cada uno con bondades y limitaciones. Compartiremos algunas recomendaciones para que el especialista que las realiza pueda orientar mejor su trabajo.
El objetivo de una petrografía es, entre otros, confirmar la presencia de agentes nocivos y los productos de sus reacciones químicas; conocer los compuestos que conforman los los materiales; o evidenciar la extensión de daños. Hay normas de referencia para realizar estos análisis como la ASTM C856 para el concreto endurecido, morteros, estucos y otros materiales similares. También la técnica se aplica al cemento, la cerámica, la madera, las pinturas, y prácticamente para todos los materiales que se usan en las obras.
La petrografía se pueden complementar con estudios adicionales, un tanto más especializados, como los análisis químicos y mineralógicos. En estos, nuevamente, cada resultado tiene diferentes niveles de precisión, según la técnica empleada, pues pueden ser cuantitativos, semicuantitativos, o incluso cualitativos. De hecho, cuando se buscan resultados empleando varias técnicas, para una misma característica, se debe tener claro cuál será la jerarquía de mayor confiabilidad, pues los datos que entrega cada ensayo seguramente tendrán algunas diferencias y de esta manera se evitan confusiones. Así, quien ordena una petrografía e interpreta sus resultados debería estar familiarizado con la técnica empleada y cómo interpretar sus resultados.
Los análisis por petrografía solo debería ser realizada por personas debidamente entrenadas y con experiencia en el material específico que será examinado. Recomendamos compartir al experto que realizará el examen toda la información necesaria. Incluye, entre otros aspectos, planear el trabajo antes de tomar las muestras, qué se está buscando o qué está pasando con el material analizado; cómo tomar la muestra y realizar una correcta preservación; confirmar si se requieren estudios complementarios de confirmación del diagnóstico petrográfico, como análisis químicos, técnicas de difracción de rayos X (DRX/XRD), entre otros. Con esta información se pueden selecciona los método de microscopía apropiados para la necesidad específica, entre ellos, microscopía estereoscópica, microscopía en sección delgada, análisis por microscopía de barrido electrónico (SEM/TEM).
¡Aprende más de Patología de la Construcción en los libros de la serie del J.F Arango-L!
Extracción de núcleos
Blog- Métodos diagnósticos
Uno de los pasos en la investigación de resultados bajos en el concreto (hormigón) es obtener probetas mediante aserrado (núcleos y vigas). Esta técnica también sirve para conocer la resistencia que tiene el concreto en la obra, tal como quedó construida, o para conocer los espesores de algunos componentes.
Al igual que ocurre con otros métodos diagnósticos la extracción de núcleos debe ser solicitada y realizada por personal experto. En el caso del concreto, son muchas variables que se deben tener en cuenta para que el resultado sea representativo y permita tomar decisiones apropiadas para la obra.
La primera confusión con esta prueba de Patología de la Construcción es pretender que el resultado de un ensayo de núcleos sea equivalente al de un cilindro tomado y curado en condiciones estándar. Pero resulta esto no ocurre. Entre algunas diferencias está la forma en que se hace la compactación en estado fresco; el curado inicial y curado posterior; la proporción entre el diámetro y altura del espécimen, aunque se pueden corregir; los núcleos de bajo diámetro dan resultados de resistencia más bajos que los núcleos de mayor diámetro, entre otros aspectos.
De hecho, los resultados de núcleos tomados en dirección a la gravedad son mayores que los tomados en una dirección perpendicular o diagonal. Y son diferentes si se toman cerca a los bordes de un componente o cerca a las juntas de vaciado. O si se toman en la parte inferior, media o superior del componente, por cuenta de la segregación, la exudación y el asentamiento plástico, entre otros fenómenos. La resistencia de los núcleos tomados en secciones de vigas, losas y columnas que ya están en uso serán consistentemente menores que las de un cilindro estándar por cuenta de la fisuración. Y tanto el acondicionamiento como la preparación del núcleo, antes de ensayarlo, son aspectos clave para el éxito de la prueba. Esto explica porque pueden existir variaciones significativas entre los resultados de especímenes tomados en un mismo componente. Finalmente, el descarte de resultados anormalmente bajos, o altos se debe hacer con criterio experto, generalmente usando información complementaria.
Otra confusión es pensar que el cilindro estándar (o cubo) se compacta con un método similar al que se emplea en la obra. Realmente no guardan relación, al menos de forma directa. El método normalizado para tomar, curar y ensayar las muestras de concreto es, en sentido fuerte, una definición de cómo hacerlo, y no guarda relación con la compactación y curado que se logra en la obra. De hecho, en la obra, el concreto desarrolla "pieles" donde el material cercano a una cara del componente tiene menos cantidad de agregados, lo que modifica el resultado de la resistencia, y esto no ocurre de forma tan pronunciada en los especímenes realizados de manera normalizada. Estas diferencias que se reflejan en la resistencia de los núcleos respecto a los cilindros estándar se tienen en cuenta en el análisis de resultados y en las metodologías de diseño estructural por métodos estadístico (LRFD), o bien por factores de seguridad (WSD) por medio de varias metodologías especializadas que escapan al alcance de este blog.
En la interpretación de los resultados es importante complementar los resultados de resistencia a la compresión con la densidad del núcleo. Podrían ser integrados con un análisis de petrografía del concreto para cuantificar la cantidad de cemento no reaccionado, el contenido de aire, el grado de alteración por fisuras, entre otros datos. Incluso, se pueden analizar con resultados comparativos de ensayos de ultrasonido.
Finalmente, otra fuente de confusiones es cómo usar en los diseños estructurales los resultados de los ensayos de núcleos para la verificación de capacidad estructural de la obra. No se deberían usar los resultados promedios de los núcleos de manera directa y en cambio se recomienda utilizar los procedimientos descritos en la guía ACI 214.4R para convertirlos en una resistencia a la compresión f´c que sea compatible con las ecuaciones de diseño basadas en las normas ACI. Además, hay criterios que se deben aplicar para evaluar la confiabilidad, es decir, que condicionan la cantidad de muestras y su desviación.
Así, se puede afirmar que los resultados de los núcleos tomados en obra representan la combinación de la resistencia de la mezcla de concreto; las actividades de la ejecución constructiva como el transporte, la colocación y el curado; y el trabajo estructural del componente. Y, por tanto, el resultado no depende de manera exclusiva de la resistencia de la mezcla.
Por todas estas razones la dirección de los ensayos de núcleos debe ser realizada por un experto en tecnología del concreto, al igual que el procesamiento de la información, y así evitar que se tomen decisiones sesgadas en detrimento de la obra y su seguridad. Una dificultad usual es que el laboratorio entrega los resultados de los núcleos sin análisis, y luego son entregados al responsable del diseño estructural, obviando el análisis de un experto en Patología de la Construcción con énfasis en el concreto.
Aprende más de Patología de la Construcción en la serie de libros de Juan F. Arango-L y visita los videos de conferencias de expertos en "Hechos en Concreto" de Cemento ALIÓN, (https://alion.com.co/ciclo-de-conferencias/) donde encontrarás guías para entender los resultados de ensayos en el concreto.
La expansión por humedad de la cerámica
Blog- Fenómenos
La expansión por humedad (EPH) es un fenómeno de interés en Patología de la Construcción por el cual las unidades cerámicas aumentan su tamaño. Ocurre porque el agua se fija en ciertos componentes de la cerámica por diferentes fenómenos químicos. Por interacción entre las moléculas se genera un aumento de tamaño. Pero no se trata de agua libre, como la que se ve en una pieza que se encuentra mojada. De hecho, no es visible y se retira, únicamente, con altas temperaturas, que suelen ser mayores que 500 oC. Por eso, el menor tamaño de las piezas cerámicas será cuando estén recién fabricadas, es decir, cuando salen de un horno cerámico. E irán aumentando su tamaño lentamente, a lo largo de los años. Es decir, que luego de que se finaliza la ejecución de un componente de obra, las unidades de arcilla tienen el potencial de aumentar de tamaño, y por tanto, aumenta de tamaño el componente.
Es importante aclarar que no todas las cerámicas presentarán el fenómeno. En términos generales, los componentes se someten a un ensayo que se encuentra descrito en la NTC 4321-10 para las baldosas y la NTC 5202 para otros productos cerámicos. Y cada norma de producto presentan valores máximos de expansión como un criterio de aceptación de su calidad. El valor máximo de la expansión suele ser especificado en normas de producto con un valor de 0,06%, o 6 mm /10 m de longitud.
Dicho de otra forma, en la obra se debe tener en cuenta el fenómeno de la EPH para el diseño de los sistemas de instalación de los revestimientos y diagnosticar posibles daños asociados. Consulta más sobre las lesiones en las obras en los libros de la serie de Patología de la Construcción de J.F. Arango-L
Las eflorescencias
Blog- Lesiones
En Patología de la Construcción, las eflorescencias pueden ser definidas como depósitos indeseables de productos que modifican la apariencia superficial de los componentes de las obras. Por tanto, son lesiones. Pero en algunos casos, dichos depósitos al mismo tiempo pueden ser agentes agresivos, cuando los compuestos en el depósito tienen la posibilidad de atacar los componentes, en cuyo caso desatan enfermedades. Algunos ejemplos de estos compuestos son el sulfato de sodio, de magnesio, entre otros. Y, para ciertos tipos de enfermedades en los materiales, son un síntoma de que puede estar desarrollándose una enfermedad.
Las eflorescencias son problemáticas y muchas veces incomprendidas. Algunas veces, las eflorescencias son erróneamente entendidas como el resultado de sales que se depositan por fenómenos de transporte. Pero, de forma más contemporánea, se sabe que también incluyen otras sustancias inorgánicas, orgánicas, u orgánicas-inorgánicas, en forma de partículas, incluyendo las coloidales, y por geles.
A continuación, ilustraremos confusiones comunes con las eflorescencias. En general, algunos piensan que las sustancias en las eflorescencias son las mismas, en el sentido que se trata del mismo tipo de compuesto químico. O llaman eflorescencia a las de color blanco y manchas a las de otros colores, aunque efectivamente se trate de eflorescencias, como el caso de la eflorescencia de sales de vanadio en la cerámica. O si tiene color rojizo, la atribuyen exclusivamente a fenómenos de oxidación de la superficie del material . O que toda eflorescencia se debe remover, cuando algunas desaparecerán por sí mismas si las condiciones y sustancias involucradas lo permiten. Y en el caso del concreto y el mortero, algunos profesionales denominan carbonatación a la eflorescencia visible en la superficie del componente, a pesar de que se trata de fenómenos diferentes.
Y muchas veces, si no se usan las técnicas correctas, se cree que al remover la eflorescencia se corrige la lesión, pero lo que se termina haciendo en el proceso es remover más compuestos en el material, que tienen el potencial de generar nuevas eflorescencias, en algunos casos, peores que las originales.
Por estas razones, en el ejercicio profesional de la Patología de la Construcción, el diagnóstico del origen y tipo de sustancias presentes en las eflorescencia es útil para diseñar el proceso de actuación adecuado para la obra. Consulta un experto en Patología de la Construcción competente para diseñar el proceso de actuación en las eflorescencia.
Aprende en detalle sobre eflorescencias y su relación con las humedades en los libros de la serie de Patología de la Construcción de J.F. Arango-L, Lesiones Generales, tomo I y tomo II.
Las fisuras y grietas
Blog- Lesiones
En la disciplina de la Patología de la Construcción diferenciamos las fisuras de las grietas. Sin embargo esto no ocurre en algunos países y agremiaciones profesionales asociadas a la construcción. Diferenciarlas puede tener ventajas en la comunicación de los diagnósticos y en las consecuencias de su presencia en los componentes de las construcciones. En ese sentido, una fisura no se propaga por la totalidad del espesor del componente, y cuando esto ocurre se denomina grieta. Más fácilmente, las grietas parten un componente en, mínimo, dos trozos.
De otro lado, las fisuras y grietas son lesiones cuando se encuentran asociadas con enfermedades. Pero no se trata de una lesión cuando es parte del funcionamiento esperado de un componente, como ocurre con los componentes de concreto reforzado, en que los esfuerzos de tracción en el concreto son trasladados al acero de refuerzo, generando fisuras, por lo que es un fenómeno esperado. En otros casos, las fisuras y grietas son importantes porque hacen parte del análisis de entorno y condiciones que facilitan la acción de agentes agresivos, debido a que aumentan la velocidad de deterioro por las enfermedades. También, aumentan la conductividad hidráulica (permeabilidad) en los componentes afectando condiciones de uso o generando humedades.
Aprende más sobre fisuras, grietas y fracturas y cómo realizar un diagnóstico correcto consultando los libros de la serie de Patología de la Construcción de J.F. Arango-L, Lesiones Generales, tomo I y tomo II.
La corrosión galvánica
Blog- Fenómenos
Los cloruros, por sí mismos, no son nocivos para los productos de hidratación del cemento hidráulico. Pero permiten desarrollar procesos de corrosión en los metales embebidos en los componentes. Las fuentes de los cloruros en el concreto y el mortero pueden ser internas o externas. En las internas son los diferentes componentes del concreto, que portan cloruros y que puedan ser removidos. Y desde las fuentes externas, serán aquellos transportados en el ambiente, hasta que queden en contacto con el componente, e ingresen en él por diferentes procesos de transporte.
En un concreto simple, sin acero de refuerzo, como fibras, mallas, o barras, no debería haber mayores preocupaciones por una exposición a los cloruros, o por el contenido de cloruros en el concreto. El mayor riesgo sería la formación de sales que permitieran efectos indeseables, como disgregaciones y pérdida de sección de la barra (pitting) y del componente (salt scaling), eflorescencias, y humedades persistentes por la formación de cloruro de calcio, entre otras afectaciones.
Sin embargo, cuando hay metales en los componentes los cloruros participan en la corrosión galvánica cuando hacen parte del electrolito. Pero su presencia no debe ser considerada como un factor que explique la corrosión de los metales (ver relaciones causa efecto en el libro Patología de la Construcción: fundamentos). Además, se requiere la presencia de agua, un diferencial de voltaje, la presencia de corriente eléctrica, y la constitución de un ánodo y un cátodo (ver figura). Con estas condiciones, si los cloruros están en cantidades suficientes, se puede iniciar o acelerar la corrosión de los elementos metálicos embebidos en el concreto.
Así, los cloruros de interés son aquellos que se encuentran en forma libre, móvil, es decir, en forma de iones Cl- en una solución. Se suele aceptar que estos corresponden a los determinados por métodos de extracción con agua y, por tanto, son una fracción de los cloruros totales. Sin embargo, el valor así determinado puede variar dependiendo del método de ensayo, principalmente la forma en que se hace la extracción, el tiempo del ensayo, el tamaño de la pulverización de la muestra, y la temperatura, entre otros factores. Dentro del concreto, hay unos que están fijados en los agregados y el cemento y, por tanto, no están disponibles para estar en el electrolito. Hay otros métodos de ensayo que hacen la extracción con ácidos, con iguales condiciones en la interpretación de los resultados, y tienden a sobreestimar la cantidad de cloruros disponibles, al cuantificar tanto los disponibles como los fijados.
Es importante entender que el contenido de cloruros en un componente puede modificarse en el tiempo, aumentando o disminuyendo. Por ejemplo, debido a las reacciones químicas que ocurren con los componentes del cemento y las puzolanas, que fijan los cloruros y ya no estarán disponibles; o bien, por el ingreso de cloruros desde fuentes externas, o que sean diluidos por el ingreso de agua sin cloruros.
Aprende más de las relaciones causa efecto, condiciones de entorno y condición consultando los libros de Patología de la Construcción de Juan F. Arango-L y mira las conferencias que el autor ha dado sobre este tema en “Hechos en Concreto” de Cemento ALIÓN.