Materiales Y Métodos de Reparación estructural

Pontificia Universidad Católica de Chile
Facultad de Ingeniería
Escuela de Construcción Civil

UNIDAD 09
MATERIALES Y MÉTODOS DE
REPARACIÓN ESTRUCTURAL

PATOLOGIAS EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN


PATOLOGÍAS DE LAS ESTRUCTURAS
Y
PROCEDIMIENTOS DE REPARACIÓN

Procret
Ricardo Giani D


1


PATOLOGÍAS
•DERIVADAS DE AGENTES INTERNOS AL
HORMIGÓN
•DERIVADAS DE AGENTES EXTERNOS

Agentes internos: Incorporados en el diseño o
materialización del hormigón.
Agentes externos:
•Errores de diseño
•Defectos constructivos
•Patologías derivadas de ambientes de servicio


DEFECTOS CONSTRUCTIVOS


2


Empalme insuficiente Grifado de armaduras



ERRORES DE DISEÑO


3


Patologías ambientes de servicio

•Retracción hidráulica
•Retracción térmica
•Alteraciones por temperatura
•Erosión cavitación
•Sobrecargas
•Sismos
•Patologías por agentes químicos.



Armaduras a la
vista Retracción

oxidación Rigidez


4


Corte en muro



Falla pilar por pandeo en sismo


5


Grieta por corte



Grieta dintel Muro albañilería cortado

Corte en muro Junta en sismo


6


Daños por
sismo
colegios



REPARACIÓNES
Y
REFUERZOS
ESTRUCTURALES


7


Determinar causas de los daños
observados
Reparar
Reparar
Definir y
Reforzar
Reforzar


Procedimientos de Reparación

Sistemas Epóxicos
Inyección
Morteros cemento
Lechadas cemento


8


Mortero epóxico
Hormigón epóxico
Reemplazo
Morteros predosificados
Hormigones especiales
•Hgón Preempacado
•Hgón autonivalante
•Hgon autocompactado



•Anclajes e insertos.
•Platabandas
Refuerzos •Grapado
•Recrecido
•Hgón proyectado
•Hgón autonivelante
•Hgón autocompactado.
•Inserto estructuras.
•Hgón preempacado


9


Sistemas epóxicos
Resina epóxica: Familia plásticos termo estables
Mas de 1 grupo epoxi por molécula (CH2 -CH)
Formación de cadenas tridimensionales por
polimerización a través de un agente de enlace.
Eteres glicéricos
Fenolftaleina + bifenol butano (A)

( (CH2 - CH)-R-(CH2-CH)
O O


RESINA EPÓXICA.
CH3 CH3

CH2-CH-CH2-(O- O C O O-CH2-CH-CH2)N- O O C O -

O CH3 OH CH3

N=grado polimerización largo cadenas.


10


Diferencia de viscosidad



Endurecedores: Aminas, poliaminas, poliamidas....
•Unen dos moléculas de resina.
•Exceso o defecto endurecedor altera resultado
•Velocidad de reacción variable lenta o rápida.
Resina +
Formulación
epóxica Endurecedor +
Cargas y aditivos.

11


FORMULACIÓN EPÓXICA
•No produce residuo ( retracción 0 )
•Exotérmica 25 kc/mol epoxi (aminas)
•Mala conductividad térmica.
•Velocidad reacción según tipo endur.
•Aditivos flexibilizantes, diluyentes reactivos.
•Cargas inertes, cuarzo, arena, caolín...



Propiedades físicas
•Alta adherecia a diversos substratos (con
superficies limpias).

•Resistencias mecánicas
•S. Epox puros Rc: 80 - 120 Mpa Rt: 50 -70 Mpa
•S. Epox. Cargas: Rc: 40 -80 Mpa Rt: 30 - 60 Mpa
•M. elástico: 2000 a 25000 Mpa.
•Dilatación Term: 4 - 5,8 x 10-5 m/m
(espesor máximo 3-4 cm)
•Viscosidad 80 - 15000 Mpas.

12


Precauciones de uso
•Producto básico ( alergias).
•Uso guantes goma
•Antiparras.
•Pechera plástica
•Contacto con piel lavar agua limpia, ojos
lavar con agua con gotas limón (ácido)



Procedimientos de reparación
Gravitacional (solo epox.)
Inyección
Presión (epoxico, lechada,
morteros)

Gravitacional


13


Inyección presión:(Empresa especializada)
•Boquillas 1 a 1,5 veces espesor elemento. (distancia
máxima 50 cm)
•Trascara boquillas registro
•Sello entre boquillas, masilla epóxica.
•Mezcla resina-endurecedor.(solo epox)
•Inyección a presión a través boquillas (40 a 100 psi)

•Sacar boquillas y sello.


•Aire comprimido
Sistemas de
•Embolo o pistón
inyección
•Inyección en punta.
(solo epóxico)
•Epóxico: grietas > 0,1mm Uso:Estructuras hormigón
•Lechadas: grietas > 2 mm Usos : albañilería
•Morteros : Oquedades, rellenos. (equipos con mezcla
forzada)
OJO GRIETAS LIMPIAS

14


VISCOSIDAD- PRESIÓN PARA
DISTINTAS ABERTURAS DE GRIETAS
100
90
80
70
PRESIÓN psi

60 650 Mpas
50 400 Mpas
40 80 Mpas
30
20
10
0
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
ABERTURA m m



Inyección gravitacional


15


Inyección pistola émbolo



Inyección epóxica losa y vigas


16


Inyección nido



Inyección vigas y losas puente caído


17


Sello elástica encuentro
Inyección muro tuberías



Inyección estanque con lechada de
cemento y acrílico acelerada


18


Inyección lechadas:
•Cemento, arcillas expansivas ( caolín), fluidificante,
agua.
•Cemento, talco cuarzo, expansor, 10 a 20% acrílico (
peso cemento).Estructuras albañilería masizas.
•Inyección similar epóxicos, >capacidad y provisto
homogenizador que evite sedimentación



Control de calidad.
•Testigos cada 20 a 50 m.

Criterios aceptación o rechazo.
•Inyectado 80 -90% fisura visible
•Ensaye hendimiento. Rotura fuera
de la zona inyectada.

19


Control
profundidad
inyección

Ensaye
hendimiento
testigo inyección



REEMPLAZO
Mortero epóxico: Nidos pequeños, juntas de
hormigonado, revestimientos armaduras.
•Resina/ áridos 1:3 hasta 1:6
•R. Compresión 45 a 80 Mpa.
•R. Tracción 25 a 50 Mpa.
•Trabajabilidad hasta 1:4


20


Reparación de Nidos pequeños:
•Picar el nido encuadrándolo figura ángulos
rectos, 1 a 2 cm hgón sano.
•Imprimar epóxico sin cargas.
•Rellenar compactando por impacto
•Mortero Epóx. 1:3 + 40% gravilla
•Mortero Epóx. 1:4 sin gravilla.


Reparación juntas hormigonado
•Picar en V, 1/2 espesor.
•Limpiar polvo.
•Imprimar epóx.
•Rellenar compactando.

Repetir trascara del elemento.

21


Mortero epóxico Mortero epóxico fisurado
por retracción térmica
Gravilla pequeño



Rep. pavimento Apoyos vigas


22


Hormigón epóxico



Recuperación revestimiento e
inserto armaduras


23


Recuperación revestimiento



REPARACIONES ESTRUCTURALES

MORTEROS PREDOSIFICADOS
HORMIGONES ESPECIALES


24


Morteros predosificados
•Base conglomerantes hidráulicos
•Inertes arena seleccionada, áridos de
cuarzo.
•Adiciones: Cal, Sílica fiume, acrílicos,
cenizas volantes.
•Aditivos: Fluidificantes, expansores,
acelerantes.


Propiedades morteros predosif.
•R. Compresión: 25 a 70 Mpa.
•R. Tracción:3 a 8 Mpa.
•Adherencia: 5 a 15 kg/cm2
•Retracción: normal a mínima.
•Baja tendencia fisuración.

25


Composición
•Resistencia: granulometría max.compas.,
áridos cuarzo, sílica fiume, reductores a/c.
•Adherencia: cal ( retentividad), acrílico (
puente).
•Fisuración: acrílico,cal,cuarzo.


Kr*Retracción > ƒt /Mp.
Ancho fisuras Dist.entre fisuras
2 f ct
l= •h
τ
Rh : Tmax, % inertes, tipo áridos ( cuarzo), a/c
ƒt : Compasidad, a/c, adiciones( cal, sílice) tipo áridos y
cemento, > ƒt >>Mp
Acrílico > ƒt <Mp
τ : retentividad (cal, acrílico)
Mp: Acrílico, % áridos y tipo, a/c.

26


Reparación albañilerías:
Picar grieta, puente adherencia acrílico (10 a
15 kg/cm2 adherencia), relleno mortero
predosificado ( tierra humeda compacatado)



REPARACIÓN MORTERO PREDOSIFICADO
ANTEPECHO ALBAÑILERÍA


27


Hormigones especiales.
Nidos, juntas con nidos, hgón disgregado
Pte adherencia
epóxico.
Hgón plástico
autonivelante o
autocompactante
Picado martillos
livianos electro-
neumáticos.


Características
•Retracción mínima ( matríz en
contacto)
•Resistencia compresión 25 a 35 Mpa.
•Resistencia tracción baja 2 a 3 Mpa.
•Modulo de deformación alto > 30000
MPa

28


MATRIZ DE GRAVA
Malla ASTM % pasa
1 1/2” 95-100
1” 40-80
3/4” 20-45
1/2” 0-10
Preferencia rodado
3/8” 0-2


Mortero inyección
Malla ASTM % Pasa Composición
8 100 •Cemento Portland
16 95-100 •Arena fina.
30 55-80 •Puzolana, humo sílice,
cenizas volantes
50 30-55
•Aditivos: fluidificante,
100 10-30 expansor, inc. aire.
200 0-10 •Agua

29


Propiedades del
mortero inyección




30


Secuencia preempacado reparación pilar



PREEPACADO JUNTA Equipo preempacado
EN MURO


31


Reemplazo pilares San Antonio
Hospital



HORMIGON PROYECTADO

Hormigón Transportado por
manguera o tubería y lanzado
neumáticamente a alta velocidad
sobre la superficie de colocación


32


Mortero Proyectado Hormigón Proyectado
(gunita) (shotcrete)

cemento + arena cemento + arena +gravilla
Dn: 5 a 7 mm Dn: 10 a 30 mm



MEZCLA SECA

MEZCLA HUMEDA


33


EQUIPOS

Mezcla Seca: Sistema de Doble Cámara
Sistema de Cámara Simple

Mezcla Húmeda: Sistema de Flujo Diluído (aire)
Sistema de Flujo Denso (bomba)



PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILE
ESCUELA DE CONSTRUCCION CIVIL

MEZCLA SECA: Cemento + Aridos

Cemento

impulsión Pitón de Salida
Betonera Máquina Lanzadora
neumática

Aridos Acelerante Agua


34


MEZCLA HUMEDA: Cemento + Aridos + Agua

Cemento

Agua impulsión Pitón de Salida
Betonera Máquina Lanzadora
neumática
o
mecánica

Aridos Acelerante

Flujo Diluído
Flujo Denso



EQUIPOS AUXILIARES

Betonera o Planta Dosificadora y Mezcladora
Compresor
Estanque de Agua
Plataformas de Trabajo
Equipos de Transporte de Hormigón
Pitón de Salida con anillo de Agua o Aire
Dosificador de Aditivos
Brazo Robot


35


PERSONAL

Capataz
Pitonero
Ayudante de Pitonero
Operador de Máquina
2 Operarios para Carguío y Dosificación de Aditivo
Conductores Camión o Carro Transportador
Operadores y Operarios Planta de Hormigón



TOMANDO COMO REFERENCIA LA
MEZCLA SECA

Menor Razón A/C
Mayor Velocidad de Proyección
Mayor Compacidad y Resistencia

Agua Regulada por el Pitonero
Mayor Rebote (%)
Mayor Formación de Polvo


36


COMPOSICION DE LAS MEZCLAS
En general cementos rápidos
Dósis 300 a 500 kg/m3
Usualmente 350 - 400 kg/m3
D O S IS D E C E M E N T O R E Q U E R ID A (M e z c la S e c a )
R E S IS T E N C IA E S P E C IF IC AD A D O S IS D E C E M E N T O
A 2 8 d ïa s , R E Q U E R ID A,
MPa k g /m 3

20 300 - 380

25 320 - 400

30 350 - 450

35 > 400



ADITIVOS

Mezcla Seca: Productos en Polvo

Mezcla Húmeda: Productos Líquidos

Aceleradores
Plastificantes
Superplastificantes


37


ADICIONES

Fibras de Refuerzo: Polipropileno (0,9 - 1,8 kg/m3)
Acero (45 - 75 kg/m3)

Adiciones en Polvo: Sílica Fume (10 - 20 % de cem.)



Propiedades
•Baja a/c
•Compactación impacto
•Refuerzos fibras poliester o corchetes metálicos(
retracción)
•Buena adherencia substratos hormigón.
•Resistencias compresión 25-35 Mpa.
•Buena impermeabilidad

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Arido fino y
combinado
ÁRIDO TOTAL GRADO 1 -HORMIGÓN PROYECTADO
ASTM %PASA
100 Nº
90
80
3/8 100
70 4 95-100
60
% PASA

50 8 80-100
40 16 50-85
30
20 30 25-60
10
0
50 10-30
100 2-10
100

50

30

16

3/8

1/2

3/4
8

4

ASTM Nº



BANDA ÁRIDO TOTAL HORMIGÓN
PROYECTADO
ÁRIDO TOTAL GRDO 2 -HORMIGÓN PROYECTADO

100
90
80
70
60
% PASA

50
40
30
20
10
0
100

50

30

16

8

4

3/8

1/2

3/4

ASTM Nº


39


Aplicación por capas de 3 a 5 cm máx.
Rechazo esperable:
•Vía seca : 15-20% muros.
25-30% Sobre cabeza
•Vía húmeda:10-15 % muros
20-25% sobre cabeza
Aplicaciones: Elementos de poco espesor, máximo 10
cm, y gran superficie, como revestimientos sobre
armaduras, refuerzos,....


Rebote Según el Angulo de Proyección


40


Pitonero y Distancia del Pitón a la Superficie

0,75 - 1,50



Estanque agua
Refuerzo base
con malla


41


Control de calidad
•Una muestra cada 20 a 30 m3 ,
mínimo 1 muestra por elemento o
faena.
•Paneles confeccionados en obra
de 0,8 x0,8 x 0,05 o 0,10 m
•Se sacan testigos
•Ensaye compresión



REFUERZOS ESTRUCTURAS
Anclajes:
•Perforación 0,6 a 0,8 cm > d anclaje
•Profundidad: H= ƒa*d2
4*D* ƒt
ƒa= fluencia acero, d= diámetro anclaje.
D= diámetro perfor. ƒt= resist. hormigón

•Adhesivo: resina epóxica, resina polyester

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ANCLAJES CON CARTUCHOS
POLYESTER
Anclaje por roce y expansión
Procedimiento
•Perforar el hormigón con broca y taladro,
diámetro 2 a 4 mm mayor diámetro cartucho
•Limpiar con aire comprimido
•Colocar cartucho en perforación
•Colocar barra anclaje por impacto.

Profundidad anclaje : 12 a 15 diámetro fierro o perno


Procedimiento anclaje
•Perforar longitud necesaria según diámetro < d >
Transmisión esfuerzo.
•Limpiar perforación.
•Colocar adhesivo en perforación
•Colocar barra sin óxido suelto (arenado
comercial).
•Cuidado no incorporar aire barra se introduce
girando.

43


Platabandas
•Armaduras exteriores, pletinas de acero o
de carbono (solo tracción pura)
•Cálculo como armaduras tradicionales +
10% cuantía.
•Aumento h útil.



Procedimiento pletina metálicas
•Eliminar capa carbonatada y lechada (1 a 3 cm)
•Colocar mortero epóxico nivelación.(< a 5mm en 3 m
irregularidad)
•Perforar platabandas
•Platabandas arenado metal blanco y proteger
imprimación epóxica.
•Colocar platabanda posición y perforar.
•Colocar anclajes según rigidez ( cada 20 a 40 cm)

44


Colocación pletinas metálicas
•Al colocar eliminar brillo superficial.
•Colocar masilla epóxica en superficie y platabanda (5
a 6 mm)
•Instalar platabanda en posición.
•Apretar con mano tuercas con golillas en pernos
anclados.
•Apretar pernos con llave torque en forma pareja.
•Cordón masilla exceso uniforme a cada lado.


Presión apriete platabandas metálicas 1 a 2 kg/cm2.
Alternativa presión exterior sin perforar ni anclar
pernos
Platabandas carbono:
•Espesor 1 a 2 mm, ancho 5 a 10 cm.
•No requiere arenado.
•Sin anclajes ni perforaciones
•Presión manual con rodillo.
•Limitación tracción pura.

45





46


Hospital Coquimbo
Refuerzos:
Pilares y vigas
con pletinas
adheridas con
masilla epóxica


GRAPADO
•Refuerzo albañilerías grietas corte
•Unión pilares muros o vigas muros.
•Corte muros hormigón armado
•Mortero epóxico
•Mortero predosificado
•Hormigón preempacado

47


Grapado

Grapado muros de
bloques mortero
epóxico


Grapado muros
Mortero predosificado


48


Procedimiento
•Picar grieta en v hasta 1/2 espesor muro
•Ranuras perpendiculares grieta cada 20 a 50 cm
según material.(albañ. 40 a 50 cm)
•Puente adherencia epóxico
•Colocación 1º capa mortero.
•Colocación armadura longitudinal y tranversal
(espina pescado)
•Relleno mortero


Grapado unión
Muro losa
central
Maitenes
mortero epóx.


49


Recrecido de muros.
Planta Coresa recrecido muro



Procedimiento:
•Picado superficial 2 cm
•Colocación anclajes
• verticales cada 50 cm
• horizontales cada 50 cm a 1m
•Instalación malla.
•Moldaje.
•Puente adherencia epóxico.
•Hormigón plástico o autocompactante.


50


Inserción:
Pilar
preempacado

Pilar:
desmolde.



PUENTE PAPUDO


51


¿Qué solución dar?
Análisis causas:
Elección Procedimiento
•Costo
•Seguridad.
•Condiciones de la
obra


RESTAURACIÓN RUINAS
CAPILLA TEMPLO VOTIVO
MAIPU


52


RESUMEN
REPARACIONES
•Inyección: grietas limpias sin movimiento. (Si
esfuerzo subsiste fisura lateral.)
•Reempazo: Grietas sucias, nidos, hormigón
disgregado, fracturas.
•Morteros epóxicos, predosificados, proyectado:
reposición revestimientos
• Insertos y platabandas:o misión armaduras
empalmes insuficientes o mala colocación


REFUERZOS
Falta armaduras, sección insuficiente
•Recrecido muros, pilares: Hormigones especiales,
preempacado.
•Refuerzos armaduras: insertos platabandas.
•Fallas puntuales en unión o corte: grapado con
epóxico, morteros predosif, preempacado
•Secciones > insuficientes: inserto muros de corte,
pilares y vigas.

53


Criterios de elección y soluciones
Trabajo en equipo
Calculista+especialista


54

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