| TÍTULO 3º . PROPIEDADES TECNOLÓGICAS DE LOS MATERIALES | EHE |
| CAPITULO VII . Durabilidad |
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37.1 Generalidades
- 37.1.1 Consideración de la durabilidad en la fase de proyecto
37.1.2 Consideración de la durabilidad en la fase de ejecución
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37.2.1 Prescripciones generales
37.2.2 Selección de la forma estructural
37.2.3 Prescripciones respecto a la calidad del hormigón
37.2.4 Recubrimientos
37.2.5 Separadores
37.2.6 Valores máximos de la abertura de fisura
37.2.7 Medidas especiales de protección
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37.3.1 Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón
37.3.2 Limitaciones a los contenidos de agua y de cemento
37.3.3 Resistencia del hormigón frente a la helada
37.3.4 Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos
37.3.5 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar
37.3.6 Resistencia del hormigón frente a la erosión
37.3.7 Resistencia frente a la reactividad álcali-árido
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37.4.1 Corrosión de las armaduras pasivas
37.4.2 Corrosión de las armaduras activas
37.4.3 Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes
37.1 Generalidades
La durabilidad de una estructura de hormigón es su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.
Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar todos los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.
Una estrategia correcta para la durabilidad debe tener en cuenta que en una estructura puede haber diferentes elementos estructurales sometidos a distintos tipos de ambiente.
COMENTARIOS
En el Articulado se plantea un método enfocado hacia la consecución de una durabilidad adecuada en el caso de estructuras convencionales no sometidas a situaciones de agresividad extraordinaria. En otros casos, puede ser conveniente recurrir a métodos alternativos de durabilidad, basados en criterios de comportamiento.
La durabilidad no incumbe sólo a los elementos estructurales. A veces, son los elementos no estructurales los que conllevan problemas importantes de cara a la durabilidad. Estos problemas pueden consistir en el deterioro del propio elemento (por ejemplo, degradación de las aceras de los puentes), o pueden ser la consecuencia de un comportamiento inadecuado del mismo (por ejemplo, mal funcionamiento de los drenajes en un puente).
37.1.1 Consideración de la durabilidad en la fase de proyecto
El proyecto de una estructura de hormigón debe incluir las medidas necesarias para que la estructura alcance la duración de la vida útil acordada, de acuerdo con las condiciones de agresividad ambiental y con el tipo de estructura. Para ello, deberá incluir una estrategia de durabilidad, acorde a los criterios establecidos en el Apartado 37.2.
La agresividad a la que está sometida la estructura se identificará por el tipo de ambiente, de acuerdo con 8.2.1.
En la memoria, se justificará la selección de las clases de exposición consideradas para la estructura. Así mismo, en los planos se reflejará el tipo de ambiente para el que se ha proyectado cada elemento.
El proyecto deberá definir formas y detalles estructurales que faciliten la evacuación del agua y sean eficaces frente a los posibles mecanismos de degradación del hormigón.
Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes, etc., pueden tener una vida más corta que la de la propia estructura por lo que, en su caso, se estudiará la adopción de medidas de proyecto que faciliten el mantenimiento y sustitución de dichos elementos durante la fase de uso.
COMENTARIOS
En la protección frente a los agentes físicos y químicos agresivos, las medidas preventivas suelen ser las más eficaces y menos costosas. Por ello, la durabilidad es una cualidad que debe tenerse en cuenta durante la realización del proyecto, estudiando la naturaleza e intensidad potencial previsible del medio agresivo y seleccionando las formas estructurales, los materiales, las dosificaciones y los procedimientos de puesta en obra más adecuados en cada caso.
La selección del tipo de ambiente debe tener en cuenta la existencia de una serie de factores que son capaces de modificar el grado de agresividad que, a priori, podría considerarse como característico de la zona geográfica en la que se encuentra la estructura. Así, localizaciones relativamente próximas pueden presentar distintas clases de exposición en función de la altitud topográfica, la orientación general de la estructura, la naturaleza de la superficie (cubierta vegetal, rocosa, etc.), la existencia de zonas urbanas, la proximidad a un río, etc.
37.1.2 Consideración de la durabilidad en la fase de ejecución
La buena calidad de la ejecución de la obra y, especialmente, del proceso de curado, tienen una influencia decisiva para conseguir una estructura durable.
Las especificaciones relativas a la durabilidad deberán cumplirse en su totalidad durante la fase de ejecución. No se permitirá compensar los efectos derivados por el incumplimiento de algunas de ellas.
COMENTARIOS
De acuerdo con el articulado no se debe aceptar la colocación de un hormigón más impermeable (con menor relación agua/cemento) para paliar el posible efecto de una ferralla mal colocada con unos recubrimientos inferiores a los indicados en el proyecto.
37.2 Estrategia para la durabilidad
37.2.1 Prescripciones generales
Para satisfacer los requisitos establecidos en el Artículo 5º será necesario seguir una estrategia que considere todos los posibles mecanismos de degradación, adoptando medidas específicas en función de la agresividad a la que se encuentre sometido cada elemento.
La estrategia de durabilidad incluirá, al menos, los siguientes aspectos:
a) Selección de formas estructurales adecuadas, de acuerdo con lo indicado en 37.2.2.
b) Consecución de un calidad adecuada del hormigón y, en especial de su capa exterior, de acuerdo con indicado en 37.2.3.
c) Adopción de un espesor de recubrimiento adecuado para la protección de las armaduras, según 37.2.4 y 37.2.5.
d) Control del valor máximo de abertura de fisura, de acuerdo con 37.2.6.
e) Disposición de protecciones superficiales en el caso de ambientes muy agresivos, según 37.2.7.
f) Adopción de medidas contra la corrosión de las armaduras, conforme a lo indicado en 37.4.
37.2.2 Selección de la forma estructural
En el proyecto se definirán esquemas estructurales, formas geométricas y detalles, que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad de la estructura.
Se procurará evitar el empleo de diseños estructurales que sean especialmente sensibles frente a la acción del agua.
Se tenderá a reducir al mínimo el contacto directo entre las superficies de hormigón y el agua (por ejemplo, mediante la disposición de goterones).
Además, se diseñarán los detalles de proyecto necesarios para facilitar la rápida evacuación del agua, previendo los sistemas adecuados para su conducción y drenaje (imbornales, conducciones, etc.). En especial, se procurará evitar el paso de agua sobre las zonas de juntas y sellados.
En la medida de lo posible, se evitará la existencia de superficies sometidas a salpicaduras o encharcamiento de agua.
Cuando la estructura presente secciones con aligeramientos u oquedades internas, se procurará disponer los sistemas necesarios para su ventilación y drenaje.
Salvo en obras de pequeña importancia, se deberá prever, en la medida de lo posible, el acceso a todos los elementos de la estructura, estudiando la conveniencia de disponer sistemas específicos que faciliten la inspección y el mantenimiento durante la fase de servicio.
COMENTARIOS
Un principio básico para la consecución de una estructura durable consiste en lograr, en la medida de lo posible, el máximo de aislamiento respecto al agua.
La mayoría de los ataques que sufre el hormigón están relacionados con el agua. Así, en algunos casos, provienen de sustancias disueltas que penetran a través del hormigón (por ejemplo, ataques químicos). En otras ocasiones, es el propio agua el que provoca el deterioro (por ejemplo, en mecanismos de hielo-deshielo). Finalmente, hay veces que, si bien el agua no es la causa única o suficiente, sí que es un elemento necesario para que se desarrollen los procesos de degradación (por ejemplo, en la corrosión).
37.2.3 Prescripciones respecto a la calidad del hormigón
Una estrategia enfocada a la durabilidad de una estructura debe conseguir una calidad adecuada del hormigón, en especial en las zonas más superficiales donde se pueden producir los procesos de deterioro.
Por un hormigón de calidad adecuada se entiende aquel que cumpla las siguientes condiciones:
- Selección de materias primas acorde con lo indicado en los Artículos 26º al 36º.
- Dosificación adecuada, según lo indicado en el Apartado 37.3.1, así como en el Artículo 68º.
- Puesta en obra correcta, según lo indicado en el Artículo 70º.
- Curado del hormigón, según lo indicado en el Artículo 74º.
- Resistencia acorde con el comportamiento estructural esperado y congruente con los requisitos de durabilidad.
- Comportamiento conforme con los requisitos de 37.3.1.
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.
En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretesas, se observarán los siguientes recubrimientos:
a) 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 (ver 28.2)
b) Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas pretesas, el recubrimiento no será, en ningún punto, inferior a los valores mínimos recogidos en la Tabla 37.2.4 en función de la clase de exposición ambiental (según lo indicado en 8.2.1). Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto un valor nominal del recubrimiento rnom :
rnom = rmin + Δr
donde:
rnom Recubrimiento nominal rmin Recubrimiento mínimo Δr Margen de recubrimiento, en función del tipo de elemento y del nivel de control de ejecución.
El recubrimiento nominal es el valor que debe prescribirse en el proyecto y reflejarse en los planos, y que servirá para definir los separadores.El recubrimiento mínimo es el valor a garantizar en cualquier punto del elemento, y que se recoge en la Tabla 37.2.4.
| Resistencia característica
del hormigón [N/mm2] |
Tipo de elemento |
RECUBRIMIENTO MÍNIMO [mm] SEGÚN LA CLASE DE EXPOSICiÓN (**) |
|||||||||
| I | IIa | IIb | IIIa | IIIb | IIIc | IV | Qa | Qb | Qc | ||
| 25 ≤ fck < 40 | general | 20 | 25 | 30 | 35 | 35 | 40 | 35 | 40 | (*) | (*) |
| elementos prefabricados y láminas | 15 | 20 | 25 | 30 | 30 | 35 | 30 | 35 | (*) | (*) | |
| fck ≥ 40 | general | 15 | 20 | 25 | 30 | 30 | 35 | 30 | 35 | (*) | (*) |
| elementos prefabricados y láminas | 15 | 20 | 25 | 25 | 25 | 30 | 25 | 30 | (*) | (*) | |
(*) El proyectista fijará el recubrimiento al objeto de que se garantice adecuadamente la protección de las armaduras, frente a la acción agresiva ambiental.
(**) En el caso de clases de exposición H, F ó E, el espesor del recubrimiento no se verá afectado.
El margen de recubrimiento es función del tipo de elemento y del nivel de control de ejecución, y su valor es:
0 mm en elementos prefabricados con control intenso de ejecución 5 mm en el caso de elementos in situ con nivel intenso de
control de ejecución, y10 mm en el resto de los casos En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija, para forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado (Instrucción EF-96), el proyectista podrá contar, además del recubrimiento real 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 de la tabla 37.2.4. Sin embargo, en estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior a 15 mm.
c) El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en dirección perpendicular al plano de la curva.
d) 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.
e) 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, en cuyo caso será de aplicación la tabla 37.2.4. No rige en este caso lo previsto en el Apartado d)
En el caso de las armaduras postesas, los recubrimientos (Figura 37.2.4.a) serán por lo menos iguales al mayor de los límites siguientes:
- en dirección vertical:
- 4 cm
- dimensión horizontal de la vaina o grupos de vainas en contacto- en dirección horizontal:
- 4 cm
- la mitad de la dimensión vertical de la vaina o grupo de vainas en contacto
- la dimensión horizontal de la vaina o grupo de vainas en contacto
En casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de incendio, los recubrimientos indicados en el presente Artículo deberán ser aumentados.
Figura 37.2.4.a
COMENTARIOS
El espesor del recubrimiento constituye un parámetro de gran importancia para lograr una protección adecuada de la armadura durante la vida de servicio de la estructura. El período durante el que el hormigón del recubrimiento protege a las armaduras es función del cuadrado del espesor del recubrimiento. Esto conlleva que una disminución del recubrimiento a la mitad de su valor nominal, se traduzca en un período de protección de la armadura reducido a la cuarta parte.
Los valores de la tabla 37.2.4. son mínimos absolutos que no se pueden disminuir en ningún caso, a los cuales se debe sumar el margen de recubrimiento indicado en el articulado, resultando el recubrimiento nominal a prescribir en el proyecto. Cuando se controle el recubrimiento después de puesto en obra y endurecido el hormigón, los valores medidos deberán ser, en todo punto, superiores a los recubrimientos mínimos recogidos en la tabla.
El Articulado permite tener en cuenta la contribución de revestimientos del forjado que sean compactos, impermeables, definitivos y permanentes . A este respecto , en las clases generales de exposición IIa y IIb sin clase específica de exposición , a menos que existan estudios específicos que justifiquen una equivalencia diferente de la que sigue , un enfoscado de mortero M-160 de cemento 1:3 o de mortero de cemento y cal aérea 1:1/4:3, de buena calidad, y puesto en obra correctamente, permite sustituir, de acuerdo con el Articulado , 10 mm de hormigón del elemento prefabricado por 20 mm de enfoscado (y proporcionalmente, en el caso de otros espesores de hormigón). En caso de empleo de otros revestimientos, o en ambientes distintos de los anteriores, deberá garantizarse documentalmente una protección a las armaduras que sea similar a la que proporcionaría el espesor sustituido del hormigón empleado en el elemento prefabricado.
En el caso de vigas usuales, la aplicación del Articulado conduce a una disposición de la malla de reparto As como se indica en la Figura 37.2.4.b., siendo Ar el área de recubrimiento (zona rayada).
En el caso de ambientes fuertemente agresivos, el valor de los recubrimientos y las demás disposiciones de proyecto, deberán establecerse, previa consulta de la literatura técnica especializada, en función de la naturaleza del ambiente, del tipo de elemento estructural de que se trate, etc.
En muros hormigonados contra el terreno, así como en el caso de pantallas y pilotes, la propia técnica constructiva conlleva unos sobredimensionamientos que hacen que, sólo en estos casos , no sea necesaria la especificación adicional de 70 mm de recubrimiento mínimo que establece el apartado e) del presente Artículo.
En el caso de láminas, dado su reducido espesor y teniendo en cuenta que son elementos que deben ejecutarse con especial cuidado, podrá adoptarse un margen de recubrimiento nulo.
Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los correspondientes elementos separadores colocados en obra.
Estos calzos o separadores deberán disponerse de acuerdo con lo dispuesto en 66.2. Deberán estar fabricados con materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir corrosión de las armaduras. Deben ser al menos tan impermeables al agua con el hormigón, y ser resistentes a los ataques químicos a que se puede ver sometido éste.
Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón, mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente diseñados para este fin.
Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia, permeabilidad, higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del utilizado en la construcción de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá ser semejante a la del mortero contenido en el hormigón de la obra.
Cuando se utilicen separadores fabricados con material que no contenga cemento aquellos deberán, para asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios cuya sección total sea al menos equivalente al 25% de la superficie total del separador.
Se prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se prohíbe asimismo el empleo de materiales metálicos.
COMENTARIOS
El Articulado exige la utilización de elementos específicamente diseñados por su resistencia, rigidez y permeabilidad para ser empleados como separadores.
Se recomienda que los materiales componentes de los separadores no tengan amianto.
Los separadores o calzos podrán ser elementos individuales o bien presentarse en forma de sistemas específicos de separadores, de forma que se facilite su puesta en obra sistemática.
37.2.6 Valores máximos de la abertura de fisura
La durabilidad es, junto a consideraciones funcionales y de aspecto, uno de los criterios en los que se basa la necesidad de limitar la abertura de fisura. Los valores máximos a considerar, en función de la clase de exposición ambiental, serán los indicados en 49.2.4.
COMENTARIOS
En el caso de estructuras de hormigón armado, la influencia de la abertura de fisura sobre la corrosión de las armaduras puede ser relativamente pequeña, siempre que dicha abertura permanezca dentro de un rango de valores suficientemente bajos. Ello se debe, en gran parte, a que presentan tendencia al autosellado, lo que evita que se produzca la aceleración de los procesos involucrados en la corrosión.
Las fisuras orientadas de forma longitudinal a la armadura tienen mayor trascendencia que las que lo hacen transversalmente, dado que su influencia es más generalizada y, además, conllevan mayor probabilidad de pérdida del recubrimiento.
37.2.7 Medidas especiales de protección
En casos de especial agresividad, donde las medidas normales de protección no se consideren suficientes, se podrá recurrir a la disposición de sistemas especiales de protección.
Las protecciones adicionales pueden ser susceptibles de tener una vida útil incluso más pequeña que la del propio elemento estructural. En estos casos, el proyecto deberá contemplar la planificación de un mantenimiento adecuado del sistema de protección.
COMENTARIOS
Algunos ejemplos de medidas especiales de protección pueden ser los siguientes:
- Aplicación de
revestimientos superficiales con productos específicos
para la protección del hormigón.
- Protección catódica de las armaduras.
- Inhibidores de corrosión.
- Galvanizado, sól para las armaduras pasivas.
La durabilidad del hormigón es la capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura.
La selección de las materias primas y la dosificación del hormigón deberá hacerse siempre a la vista de las características particulares de la obra o parte de la misma de que se trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso.
37.3.1 Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón
Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón se deben cumplir los requisitos siguientes:
a) Requisitos generales:
- Máxima relación agua/cemento, según 37.3.2.
- Mínimo contenido de cemento, según 37.3.2.
b) Requisitos adicionales:
- Mínimo contenido de aire ocluído, en su caso, según 37.3.3.
- Utilización de un cemento resistente a los sulfatos, en su caso, según 37.3.4.
- Utilización de un cemento resistente al agua de mar, en su caso, según 37.3.5.
- Resistencia frente a la erosión, en su caso, según 37.3.6.
- Resistencia frente a las reacciones álcali-árido, en su caso, según 37.3.7.
COMENTARIOS
En algunos tipos de ambiente, en los que su agresividad esté relacionada con procesos de naturaleza química, la selección de un tipo de cemento adecuado colabora para la consecución de un hormigón durable. En estos casos, es conveniente seguir las recomendaciones para el uso de los cementos que se incluyen en el Anejo nº 3 de esta Instrucción.
37.3.2 Limitaciones a los contenidos de agua y de cemento
En función de las clases de exposición a las que vaya a estar sometido el hormigón, definido de acuerdo con 8.2.2 y 8.2.3, se deberán cumplir las especificaciones recogidas en la tabla 37.3.2.a.
En el caso de que el tipo de ambiente incluya una o más clases específicas de exposición, se procederá fijando para cada parámetro el criterio más exigente de entre los establecidos para las clases en cuestión.
En el caso particular de que se utilicen adiciones en la fabricación del hormigón, se podrá tener en cuenta su empleo a los efectos del cálculo del contenido de cemento y de la relación agua/cemento. A tales efectos, se sustituirá para entrar en la tabla 37.3.2.a el contenido de cemento C (Kg/m³) por C+KF, así como la relación A/C por A/(C+KF) siendo F(Kg/m³) el contenido de adición y K el coeficiente de eficacia de la misma.
En el caso de las cenizas volantes, se tomará un valor de K no superior a 0,30. El Director de Obra, podrá admitir un valor de K superior al indicado, pero no mayor de 0,40 en el caso de edificación ó de 0,50 en el caso de obras públicas, y siempre que ello se deduzca de la realización de un exhaustivo estudio experimental previo donde se consideren no sólo aspectos resistentes, sino también de durabilidad.
En el caso del humo de sílice, se tomará un valor de K no superior a 2, excepto en el caso de hormigones con relación agua/cemento mayor que 0,45 que vayan a estar sometidos a clases de exposición H ó F en cuyo caso para K se tomará un valor igual a 1.
En el caso de utilización de adiciones, los contenidos de cemento no podrán ser inferiores a 200, 250 ó 275 Kg/m3, según se trate de hormigón en masa, armado o pretensado.
Una constatación experimental, de carácter indirecto, del cumplimiento de los requisitos de contenido mínimo de cemento y de relación máxima agua/cemento, se lleva a cabo comprobando la impermeabilidad al agua del hormigón, mediante el método de determinación de la profundidad de penetración de agua bajo presión, según la UNE 83309:90. Su objetivo es la validación de dosificaciones, de acuerdo con lo indicado en el Artículo 85º.
Esta comprobación se deberá realizar cuando, de acuerdo con 8.2.2, las clases generales de exposición sean III ó IV, o cuando el ambiente presente cualquier clase específica de exposición.
Un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo de penetración de agua cumplen simultáneamente que:
- Profundidad máxima de penetración de agua menor o igual a 50 mm.
- Profundidad media de penetración de agua menor o igual a 30 mm.
| Parámetro de dosificación |
Tipo de hormigón |
CLASE DE EXPOSICIÓN | ||||||||||||
| I | IIa | IIb | IIIa | IIIb | IIIc | IV | Qa | Qb | Qc | H | F | E | ||
| máxima relación a/c |
masa | 0,65 | - | - | - | - | - | - | 0,50 | 0,50 | 0,45 | 0,55 | 0,50 | 0,50 |
| armado | 0,65 | 0,60 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 | 0,50 | 0,50 | 0,50 | 0,45 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | |
| pretensado | 0,60 | 0,60 | 0,55 | 0,50 | 0,45 | 0,45 | 0,45 | 0,50 | 0,45 | 0,45 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | |
| mínimo contenido de cemento (Kg/m3) |
masa | 200 | - | - | - | - | - | - | 275 | 300 | 325 | 275 | 300 | 275 |
| armado | 250 | 275 | 300 | 300 | 325 | 350 | 325 | 325 | 350 | 350 | 300 | 325 | 300 | |
| pretensado | 275 | 300 | 300 | 300 | 325 | 350 | 325 | 325 | 350 | 350 | 300 | 325 | 300 | |
| Parámetro de dosificación |
Tipo de hormigón |
CLASE DE EXPOSICIÓN | ||||||||||||
| I | IIa | IIb | IIIa | IIIb | IIIc | IV | Qa | Qb | Qc | H | F | E | ||
| resistencia | masa | 20 | - | - | - | - | - | - | 30 | 30 | 35 | 30 | 30 | 30 |
| mínima | armado | 25 | 25 | 30 | 30 | 30 | 35 | 30 | 30 | 30 | 35 | 30 | 30 | 30 |
| (N/mm²) | pretensado | 25 | 25 | 30 | 30 | 35 | 35 | 35 | 30 | 35 | 35 | 30 | 30 | 30 |
COMENTARIOS
Una forma de garantizar la durabilidad del hormigón, así como su colaboración a la protección de las armaduras frente a la corrosión consiste en obtener un hormigón con una permeabilidad reducida. Para obtenerla son decisivas la elección de una relación agua/cemento suficientemente baja, la compactación idónea del hormigón, un contenido adecuado de cemento y la hidratación suficiente de éste, conseguida por un cuidadoso curado. Los valores del contenido m´nmo de cemento establecidos por el Articulado son mínimos absolutos. En ningún caso, las tolerancias de dosificación recogidas en 69.2.4.1 y 69.2.9.1 permitirán el incumplimiento de los mismos. Se recuerda (Artículo 68º) que el contenido máximo de cemento del hormigón está limitado a 400 kg/m³, salvo casos excepcionales.
La resistencia mecánica de un hormigón no debe emplearse como determinante de la idoneidad frente a la durabilidad, ni como sustitutivo de los requisitos de dosificación indicados. Sin embargo, las especificaciones de relación agua/cemento y contenido de cemento condicionan la especificación de un hormigón cuyas características mecánicas deberán ser coherentes con los parámetros prescritos. A título exclusivamente indicativo, y para fomentar dicha coherencia, la tabla 37.3.2.b indica unas categorías resistentes mínimas que pueden entenderse compatibles con las especificaciones dadas para cada clase de exposición ambiental.
La forma más adecuada de reducir los ataques al hormigón es conseguir que sus poros ocupen el menor volumen posible y formen una red capilar poco intercomunicada. Este es el objetivo que se pretende conseguir mediante los requisitos de contenido de agua y de cemento recogidos en el Articulado. Al no haber métodos normalizados para el control de estos contenidos, se necesita recurrir a otras comprobaciones de carácter indirecto a través de ensayos de comportamiento como el de penetración de agua que se propone en el Articulado.
La impermeabilidad al agua del hormigón es una condición necesaria, aunque no suficiente, para lograr un comportamiento adecuado frente a los ataques agresivos. Por otro lado, la permeabilidad no es el único mecanismo que interviene en los procesos de degradación del hormigón ya que existen otros ligados a fenómenos de absorción de agua y de difusión de gases e iones.
37.3.3 Resistencia del hormigón frente a la helada
Cuando un hormigón esté sometido a una clase de exposición F, se deberá introducir un contenido mínimo de aire ocluído del 4,5%, determinado de acuerdo con UNE 83.315:96.
COMENTARIOS
Cuando el hormigón esté sometido a una clase de exposición H ó F, se recomienda que el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares incluya el cumplimiento de las especificaciones relativas a la estabilidad de los áridos frente a soluciones de sulfato sódico o magnésico (véase 28.3.2).
37.3.4 Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos
En el caso particular de existencia de sulfatos, el cemento deberá poseer la característica adicional de resistencia a los sulfatos, según la UNE 80303:90, siempre que su contenido sea igual o mayor que 600 mg/l en el caso de aguas, o igual o mayor que 3000 mg/Kg, en el caso de suelos.
37.3.5 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar
En el caso de que un elemento estructural esté sometido a un ambiente que incluya una clase general del tipo IIIb ó IIIc, el cemento a emplear deberá tener la característica adicional de resistencia al agua de mar, según la UNE 80303:96.
COMENTARIOS
El ataque que sufre el hormigón por la acción del agua de mar es debido fundamentalmente a la acción combinada de los iones sulfato y magnesio. La presencia de los iones cloruro, con independencia del efecto que produce sobre las armaduras, reduce notablemente la acción de los sulfatos.
37.3.6 Resistencia del hormigón frente a la erosión
Cuando un hormigón vaya a estar sometido a una clase de exposición E, deberá procurarse la consecución de un hormigón resistente a la erosión. Para ello, se adoptarán las siguientes medidas:
- Contenido mínimo de cemento y relación máxima agua/cemento, según la tabla 37.3.2.a.
- Resistencia mínima del hormigón de 30 N/mm².
- El árido fino deberá ser cuarzo u otro material de, al menos, la misma dureza.
- El árido grueso deberá tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30.
- No superar los contenidos de cemento que se indican a continuación para cada tamaño máximo del árido D:
| D | Contenido máximo de cemento |
| 10 mm | 400 kg/m³ |
| 20 mm | 375 kg/m³ |
| 40 mm | 350 kg/m³ |
- Curado prolongado, con duración, al menos, un 50% superior a la que se aplicará, a igualdad del resto de condiciones, a un hormigón no sometido a erosión.
37.3.7 Resistencia frente a la reactividad álcali-árido
Las reacciones álcali-árido se pueden producir cuando concurren simultáneamente la existencia de un ambiente húmedo, la presencia de un alto contenido de alcalinos en el hormigón y la utilización de áridos que contengan componentes reactivos.
A los efectos del presente artículo, se consideran ambientes húmedos aquellos cuya clase general de exposición, según 8.2.2, es diferente a I ó IIb.
Para prevenir las reacciones álcali-árido, se deben adoptar las siguientes medidas:
a) Empleo de áridos no reactivos, según 28.3.1.
b) Empleo de cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio equivalente (0,658 K2O + Na2O) inferior al 0,60% del peso de cemento.
En el caso de no ser posible la utilización de materias primas que cumplan las prescripciones anteriores, se deberá realizar un estudio experimental específico sobre la conveniencia de adoptar una de las siguientes medidas:
a) Empleo de cementos con adiciones, salvo las de filler calizo, según la UNE 80301:96 y la UNE 80307:96.
b) Empleo de adiciones al hormigón, según lo especificado en 29.2.
En estos casos, puede estudiarse también la conveniencia de adoptar un método de protección adicional por impermeabilización superficial.
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Las reacciones álcali-árido tienen lugar entre los álcalis presentes en el agua de los poros del hormigón y ciertos componentes reactivos existentes en algunos áridos. Como consecuencia de este proceso se producen compuestos de naturaleza expansiva que pueden dar lugar a fisuración en el hormigón.
Dependiendo del tipo de componente reactivo del árido, se pueden distinguir varios tipos de ataque:
- Reacción álcali-sílice, cuando los áridos contienen sílice amorfa, microcristalina, poco cristalizada o con extinción ondulante.
- Reacción álcali-carbonato, cuando los áridos son de naturaleza dolomítica.
37.4 Corrosión de las armaduras
Las armaduras deberán permanecer exentas de corrosión durante todo el período de vida útil de la estructura. La agresividad del ambiente en relación con la corrosión de las armaduras, viene definida por las clases generales de exposición según 8.2.2.
Para prevenir la corrosión, se deberán tener en cuenta todas las consideraciones relativas a los espesores de recubrimiento, indicadas en 37.2.4.
Con respecto a los materiales empleados, se prohíbe poner en contacto las armaduras con otros metales de muy diferente potencial galvánico.
Asimismo, se recuerda la prohibición de emplear materiales componentes que contengan iones despasivantes, como cloruros, sulfuros y sulfatos, en proporciones superiores a las indicadas en los Artículos 27º, 28º y 29º.
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La armadura embebida en hormigón fabricado con cemento portland se puede mantener exenta de corrosión de forma indefinida, como consecuencia del efecto protector de la alcalinidad que aporta el cemento al hidratarse. Esta protección se pierde al neutralizarse la alcalinidad, bien por efecto de la penetración de dióxido de carbono de la atmósfera a través de los poros del hormigón (carbonatación), o bien por la acción de los iones cloruro. Estos últimos pueden ser aportados por las materias primas del hormigón o penetrar desde el exterior (por ejemplo, en el ambiente marino).
Asimismo, se puede producir corrosión de la armadura por fenómenos de corrosión bajo tensión o fragilización por hidrógeno en el caso de hormigones pretensados, cuando confluyen un medio específico agresivo y un nivel tensional determinado.
Los productos de la corrosión, por las condiciones de su formación o por su naturaleza, en ningún caso garantizan la protección ulterior de las armaduras, por lo que el fenómeno corrosivo, una vez iniciado, progresa de manera continua si persiste la causa que lo originó. Por otra parte, los productos de la corrosión se forman con carácter expansivo, desarrollando grandes presiones que pueden provocar la fisuración y el agrietamiento del hormigón junto a las armaduras y abre nuevos cauces a los agentes agresivos. De aquí, la gran importancia que tienen la compacidad y los recubrimientos en la protección de las armaduras del hormigón.
37.4.1 Corrosión de las armaduras pasivas
Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los materiales componentes, se deberá cumplir que el contenido total de cloruros en un hormigón que contenga armaduras no activas, sea inferior a los siguientes límites:
- - obras de hormigón armado: 0,4%
del peso del cemento
- obras de hormigón en masa que contenga armaduras para reducir la fisuración: 0,4% del peso del cemento
37.4.2 Corrosión de las armaduras activas
En el caso de estructuras pretensadas, se prohíbe el uso de cualquier sustancia que catalice la absorción del hidrógeno por el acero.
Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los materiales componentes, el contenido total de cloruros en un hormigón pretensado no deberá superar el 0,2% del peso del cemento.
Se prohíbe la utilización de empalmes o sujeciones con otros metales distintos del acero, así como la protección catódica.
Con carácter general, no se permitirá el uso de aceros protegidos por recubrimientos metálicos. El Director de Obra podrá permitir su uso cuando exista un estudio experimental que avale su comportamiento como adecuado para el caso concreto de cada obra.
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En las estructuras pretensadas existe un riesgo especial de corrosión de las armaduras activas, ya que pueden aparecer grietas microscópicas que provoquen su rotura frágil.
Estos fallos se deben a la propagación, consecuencia del estado tensional, de las microfisuras existentes en el acero. Éstas pueden tener su origen en el propio material (corrosión bajo tensión) o ser consecuencia de la absorción de hidrógeno por el acero en determinadas condiciones (fragilización por hidrógeno).
Las precauciones recomendables para eludir estos fenómenos son:
- Cumplir las prescripciones dadas en esta Instrucción para las sustancias perjudiciales que pueden favorecer la corrosión, haciendo especial énfasis en el control de los cloruros, sulfuros y sulfitos.
- Evitar el empleo de aquellos tipos de aditivos que pueden provocar el desprendimiento de hidrógeno capaz de penetrar en el acero.
- No emplear aceros protegidos por recubrimientos metálicos, salvo en el caso que se trate de tratamientos fosfatados.
- La agresividad del ambiente y los esfuerzos alternados o repetidos constituyen un factor adicional de peligro para este tipo de fenómenos.
- Un ensayo que puede realizarse para conocer la sensibilidad del acero a la corrosión bajo tensión por la acción fisurante del hidrógeno, es el ensayo de tiocianato amónico (UNE 36464:86). En este ensayo se considera suficiente la resistencia a corrosión bajo tensión de un acero de pretensado, si la duración mínima y la media de un conjunto de al menos seis probetas satisfacen los requisitos indicados en la tabla 37.4.2.
| Tipo de armadura | Tiempo de rotura mínimo (horas) | Tiempo de rotura medio (horas) |
| Alambres | 1,5 | 4 |
| Cordones | 1,5 | 4 |
| Barras de 16 a 25 mm de diámetro | 60 | 250 |
| Barras de diámetro superior a 25 mm | 100 | 400 |
37.4.3 Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes
Se adoptarán las precauciones necesarias para evitar que las armaduras activas, durante su almacenamiento, colocación, o después de colocadas en obra, experimenten daños, especialmente entalladuras o calentamientos locales, que puedan modificar sus características o dar lugar a que se inicie un proceso de corrosión.
