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CURSO DE AUSCULTACIÓN, MANTENIMIENTO Y REHABILITACIÓN DE PUENTES

BLOQUE 3 – AUSCULTACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE

ESTRUCTURAS

Tema 1: Principales patologías de los puentes

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TEMA 1: PRINCIPALES PATOLOGÍAS DE LOS PUENTES

ÍNDICE:

1. INTRODUCCIÓN 3

2. DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS D EHORMIGÓN 4

2.1. Ataque químico del hormigón. 5

2.2. Corrosión de armaduras. 8

2.3. Deterioros debidos a errores de ejecución en el hormigón 11

2.4. Deterioros en el hormigón debidos a golpes ó impactos 14

2.5. Deterioros en el hormigón originados por la presencia de agua 15

3. DETERIOROS HABITUALES EN PUENTES METÁLICOS 17

3.1. Ataque químico de elementos metálicos 18

3.2. Daños debidos a corrosión en estructuras metálicas 20

3.3. Deterioros ocasionados por golpe o impacto en elementos

metálicos 23

3.4. Deterioros ocasionados en elementos metálicos por deficiente

ejecución 23

4. DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS DE FÁBRICA 25

4.1 Ataque químico en obras de fábrica 25

4.2. Ataque físico en obras de fábrica 26

4.3. Deterioros por exceso de presión ó carga en obras de fábrica 28

4.4. Deterioros por golpe o impacto en obras de fábrica 30

BIBLIOGRAFÍA 32

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Con el paso del tiempo las estructuras sufren un proceso de deterioro, que puede verse acelerado en caso de no exista un adecuado mantenimiento y conservación.

Una de las principales causas de patologías en los puentes es la presencia de agua, que en caso de no estar debidamente canalizada puede dar lugar a humedades y eflorescencias en tablero, pilas y estribos, así como acelerar procesos de corrosión de armaduras. De aquí la importancia de dotar a las estructuras de adecuados sistemas de desagüe mediante disposición de cunetillas laterales, sumideros, gárgolas con longitud de tubo suficiente y forma en pico de flauta para evitar que el agua escurra por el tablero, bajantes de terraplén y goterón en imposta. Del mismo modo resulta imprescindible para la protección de la estructura frente a la acción del agua, dotarla de una correcta impermeabilización del tablero y un adecuado diseño de las juntas de dilatación.

Un correcto mantenimiento de los puentes que incluya la limpieza rutinaria de los sistemas de desagüe, garantiza la prolongación de la vida útil de los mismos.

En estructuras metálicas la presencia de agua también acelera los procesos de corrosión, resultando del mismo modo importante en la conservación de los mismos, el adecuado mantenimiento del los sistemas de drenaje y las pinturas de protección, a excepción de estructuras metálicas en acero corten.

A continuación se resumen las patologías más habituales que se presentan en los puentes de hormigón, en los puentes metálicos y en las obras de fábrica, entendiendo como tales las estructuras constituidas por piedra, ladrillo o bloque.

1 INTRODUCCIÓN

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DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS DE HORMIGÓN

DETERIORO CAUSA

CARBONATACIÓN

EFLORESCENCIAS

ATAQUE POR CLORUROS

ATAQUE POR SULFATOS

REACCIÓN ÁRIDO-ÁLCALI

ATAQUE QUÍMICO

ARMADURAS VISTAS

ENTRAMADO DE ARMADURAS VISTAS

FISURAS

PÉRDIDA DE SECCIÓN ARMADURAS

DESCONCHONES Y LAJAS

CORROSIÓN DE ARMADURAS

ARMADURAS SUPERFICIALES Ó EXPUESTAS

AVISPEROS/ NIDOS DE GRAVA

COQUERAS

DESCONCHONES

FISURAS POR DEFICIENTE CURADO

ERRORES DE EJECUCIÓN

DESCONCHÓN

ARMADURA VISTA

FISURAS

ROTURA

GOLPES Ó IMPACTOS

HUMEDADES, FILTRACIONES PRESENCIA DE

AGUA

Fig.- Tabla resumen de deterioros habituales en est ructuras de hormigón.

A continuación se desarrollan brevemente los deterioros más habituales en estructuras de hormigón.

2 DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS DE HORMIGÓN

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2.1.- ATAQUE QUÍMICO AL HORMIGÓN

� Carbonatación:

El hormigón es un material poroso y, por tanto el CO2 del aire puede penetrar a través de los mismos hacia su interior, produciéndose la siguiente reacción con el hidróxido cálcico:

Ca(OH)2 +CO2 → Ca CO3 +H2O

El Hidróxido Cálcico es el responsable del PH básico del hormigón (próximo a 12). En cambio si se produce carbonatación del hormigón el PH desciende por debajo de 9, perdiéndose la protección pasiva en la zona de contacto de armaduras y se origina la corrosión de las mismas.

La carbonatación comienza en la superficie y penetra lentamente hacia el interior, siendo determinante en el proceso la velocidad de difusión del CO2 hacia el interior del hormigón. La difusión del CO2 sólo es posible en poros llenos de aire. Por tanto el hormigón no se carbonata si se encuentra totalmente saturado de agua.

Es difícil poder determinar a simple vista si un elemento de hormigón se encuentra carbonatado, siendo necesario la extracción de testigos y el empleo de un revelador (fenolftaleína).

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Fig.-Extracción de testigos de hormigón con carbona tación (ensayo de fenolftaleína)

� Eflorescencias:

Se localizan fácilmente en forma de machas blanquecinas en la superficie del hormigón como consecuencia de la cristalización de sales (del propio hormigón o debido a la filtración de agua). En caso de que aparezcan acompañadas de manchas de óxido, puede ser indicativo de que además existe corrosión.

Fig.-Ejemplo de eflorescencias en tablero de hormig ón.

� Ataque por cloruros:

Los iones cloruro procedentes del agua del mar ó de las sales de deshielo, pueden penetrar a través de los poros hacia el interior del hormigón, pudiendo producirse este fenómeno estando los poros total o parcialmente saturados de agua.

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Los efectos del ataque por cloruros en la superficie del hormigón se detectan por la fisuración irregular, debido a la despasivación de las armaduras y la corrosión generalizada de las mismas, con la consiguiente desintegración del hormigón.

Fig.-Ejemplo de ataque por cloruros en pila de horm igón.

� Ataque por sulfatos:

El ataque por sulfatos del hormigón se caracteriza por la reacción química del ión sulfato, como sustancia agresiva, con el componente aluminato, iones de sulfato, calcio y oxidrilo del cemento Pórtland endurecido, o de otros cementos que contengan clincker Pórtland como sustancias reactivas, originado principalmente estringita y, en menor medida, yeso.

El ataque por sulfatos en el hormigón da lugar a una tipología de fisuración irregular, facilitando el acceso de ataques posteriores hasta su completa desintegración.

El hormigón puede protegerse frente al ataque por sulfatos, eligiendo un tipo de cemento resistente a los sulfatos o bien asegurando un grado suficiente de impermeabilidad.

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Fig.- Ejemplos de fisuración por ataque de sulfatos en estribos de hormigón.

Reacción árido-álcali:

La susceptibilidad de que los áridos sean reactivos en el hormigón, es debida a la presencia en los mismos de sílice reactiva; que al reaccionar con los álcalis del hormigón, provoca la formación del gel álcali-sílice y origina en presencia de agua la expansión del hormigón.

Se manifiesta esta patología mediante fisuración superficial irregular (fisuras en mapa), que progresan hacia el interior del elemento en forma de lajas. También pueden presentarse hinchamientos locales y exudación de productos cristalinos de composición variable.

2.2.- CORROSIÓN DE ARMADURAS.

El proceso de corrosión de armaduras, se divide a su vez en dos procesos, el anódico y el catódico.

Tal y como puede observarse en la figura, el proceso anódico consiste en la disolución real del hierro y en el proceso catódico los electrones en exceso en el acero se combinan en el cátodo con el agua y el oxígeno para formar iones hidroxilo. La oxidación se produce por combinación de los iones hierro e hidroxilos, formándose el óxido.

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Fig.- Modelo simplificado de la corrosión de armadu ras en el hormigón.

Se pueden diferenciar en el hormigón distintos grados de corrosión:

� Armadura asilada vista.

� Entramado visto.

� Fisuras por corrosión.

� Pérdida de sección de armaduras.

� Desconchones y lajas.

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Fig.- Armaduras aisladas vistas. Fig.- Entramado de arm aduras vistas.

Fig.- Fisuras por corrosión de armaduras. Fig.- Pér dida de sección en armaduras.

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Fig.- Laja sin armadura vista. Fig.- Lajación con a rmadura vista corroída.

2.3.- DETERIOROS DEBIDOS A ERRORES DE EJECUCIÓN EN EL HORMIGÓN.

Las patologías más habituales en puentes de hormigón debidas a errores o deficiente ejecución son las siguientes:

� Armaduras superficiales ó expuestas: Debido a la escasez de recubrimiento de las armaduras.

Fig. - Lajación con armadura vista corroída y pérdida de sección

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� Avisperos/ nidos de grava : En general debidos a un deficiente vibrado del hormigón.

� Coqueras : Debidas también en general a un insuficiente vibrado del hormigón o por inadecuada concepción del elemento.

� Desconchones .

� Fisuras por deficiente curado .

Fig.- Armaduras superficiales vistas en imposta de hormigón.

Fig.- Detalle de avisperos/ nidos de grava en estru ctura de hormigón.

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Fig.- Coqueras en elemento de hormigón por deficien te ejecución.

Fig.- Desconchón en estribo de hormigón por deficie nte ejecución.

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Fig.- Fisuras de retracción por curado inadecuado d el hormigón

2.4.- DETERIOROS EN EL HORMIGÓN DEBIDO A GOLPES Ó I MPACTOS.

� Desconchón.

� Armaduras vistas.

� Fisuras.

� Rotura.

Fig. - Desconchón sin armadura vista, debido a golpe en viga de hormigón armado

Fig.- Desconchón con armadura vista, debido a golpe, en viga de hormigón armado

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2.5.- DETERIOROS EN EL HORMIGÓN ORIGINADOS POR LA P RESENCIA DE AGUA

Fig. - Desconchón con armadura vista corroída y pérdida de sección, debido a golpe en viga de

hormigón armado

Fig. - Desconchón con armadura vista, pérdida de sección y rotura de vaina de pretensado, debido a

golpe en viga de hormigón pretensado

Fig. - Humedades y filtraciones en tablero y cargadero de pila, debido a la ausencia de dispositivo de junta o

deficiente ejecución de la misma.

Fig. - Humedades y filtraciones en estribo, debido a la ausencia de dispositivo de junta o deficiente

ejecución de la misma.

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Fig. - Humedades y filtraciones en tablero por ausencia de dispositivos de desagüe

Fig. - Presencia de agua en estribo debido a rotura de conducción de servicio.

17



DETERIOROS HABITUALES EN PUENTES METÁLICOS

DETERIORO CAUSA

PÉRDIDA DE PINTURA DE PROTECCIÓN

PICADURAS

CORROSIÓN

CORROSIÓN DE ELEMENTOS DE CONEXIÓN

ATAQUE QUÍMICO

PÉRDIDA DE SECCIÓN

DELAMINACIÓN

PÉRDIDA DE ROBLONES TORNILLOS Y TUERCAS

SOLDADURAS DAÑADAS

CORROSIÓN

ABOLLAMIENTO Ó APLASTAMIENTO GOLPE Ó IMPACTO

PÉRDIDA DE ROBLONES, TORNILLOS Y TUERCAS

ENTALLA DEFICIENTE EJECUCIÓN

DELAMINACIÓN DEFICIENTE FABRICACIÓN

CORROSIÓN

CORROSIÓN DE ELEMENTOS DE CONEXIÓN PRESENCIA DE AGUA

Fig.- Tabla resumen de deterioros habituales en est ructuras metálicas.

A continuación se exponen brevemente de forma gráfica algunos de los deterioros más habituales en estructuras metálicas.

3 DETERIOROS HABITUALES EN PUENTES METÁLICOS

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3.1.- ATAQUE QUÍMICO DE ELEMENTOS METÁLICOS.

� Pérdida de pintura de protección:

Fig.-Ejemplo de pérdida de pintura en barandilla me tálica de estructura.

� Picaduras:

Fig.- Ejemplos de picaduras en vigas metálicas de p uente.

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� Corrosión:

Fig.- Ejemplos de corrosión en celosía metálica y p érdida de sección.

Fig.- Detalle de corrosión en cables del puente col gante de Amposta, antes de su reparación .

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� Corrosión de elementos de conexión:

Fig.- Detalle de corrosión en péndolas del puente c olgante de Amposta, antes de su reparación.

3.2.- DAÑOS DEBIDOS A CORROSIÓN EN ESTRUCTURAS METÁ LICAS.

Pérdida de sección:

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Fig.- Ejemplos de pérdida de sección por corrosión en vigas metálicas de puentes.

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� Delaminación.

Fig.- Ejemplos de delaminación por corrosión de vig as metálicas de puentes.

� Pérdida de roblones, tornillos y tuercas:

Fig.- Ejemplo de corrosión de elementos de unión de estructura metálica y pérdida de los mismos

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� Soldaduras dañadas.

Fig.- Ejemplo de soldadura dañada por corrosión en estructura metálica

3.3.- DETERIOROS OCASIONADOS POR GOLPE O IMPACTO E N ELEMENTOS METÁLICOS.

� Abollamiento o aplastamiento.

Fig.- Ejemplos de abolladuras

3.4.- DETERIOROS OCASIONADOS EN ELEMENTOS METÁLICO S POR DEFICIENTE EJECUCIÓN.

� Entalladuras:

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Fig.- Ejemplo de entalla

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DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS DE FÁBRICA

(PIEDRA, LADRILLO Ó BLOQUE)

DETERIORO CAUSA

DESAGREGACIÓN Ó DESCOMPOSICIÓN

CARBONATACIÓN

EFLORESCENCIAS

METEORIZACIÓN

ATAQUE QUÍMICO

HUMEDADES

EROSIÓN

METEORIZACIÓN

LAVADO DE LLAGAS

CICLOS HIELO-DESHIELO

PROCESOS FÍSICOS

ABOLLAMIENTO

APERTURA DE LLAGAS

GRIETAS

PÉRDIDA DE SILLARES

ROTURA

EXCESO DE PRESIÓN Ó CARGA

DESCONCHÓN

PÉRDIDA DE SILLARES

ROTURA

GOLPE Ó IMPACTO

Fig.- Tabla resumen de deterioros habituales en est ructuras de fábrica.

A continuación se exponen de forma gráfica algunos de estos deterioros habituales que suelen presentarse en estructuras de fábrica.

4.1.- ATAQUE QUÍMICO EN OBRAS DE FÁBRICA

� Eflorescencias:

4 DETERIOROS HABITUALES EN OBRAS DE FÁBRICA

26



Fig.- Ejemplo de eflorescencias en estribo de silla res y en bóveda de ladrillo

4.2.- ATAQUE FÍSICO EN OBRAS DE FÁBRICA

� Humedades:

En general la presencia de humedades suele ser debida a varios factores, siendo habitual la inadecuada impermeabilización del tablero, las filtraciones a través del relleno de tierras en bóvedas, la ausencia o deficiente funcionamiento de las juntas, la ausencia de gárgolas o insuficiente longitud del tubo de desagüe, así como la obstrucción de mechinales.

Fig.- Ejemplo de humedades en tímpanos de bóvedas.

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� Erosión:

La erosión de las piezas constituyentes de la estructuras puede ser originada por la presencia de un curso de agua, por arrastres de material, o bien deberse a fenómenos de ataque tipo químico.

Fig.- Ejemplo de erosión de sillares en boquilla de bóveda.

� Lavado de llagas:

Análogamente a la erosión, el lavado de llagas de las piezas obedece a las mismas causas.

Fig.- Ejemplo de lavado de llagas en bóveda.

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4.3.- DETERIOROS POR EXCESO DE PRESIÓN Ó CARGA EN OBRAS DE FÁBRICA.

� Apertura de llagas:

Fig.- Ejemplo de apertura de llagas en bóveda.

� Grietas:

Fig.- Grietas debidas a formación de rótulas en cla ve y arranques.

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Fig.- Formación de grieta en bóveda por asientos di ferenciales.

Fig.- Formación de grieta en pila por exceso de pre sión ó carga .

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� Rotura:

Fig.- Rotura de bóveda por avenida extraordinaria.

4.4.- DETERIORO POR GOLPE O IMPACTO EN OBRAS DE FÁB RICA

� Desconchón:

Fig.- Desconchón en cabeza de pila.

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� Rotura:

Fig.- Rotura de bóveda y tímpano del puente de Vill amanta debido al accidente de un vehículo pesado

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1. Durabilidad de estructuras de hormigón. Guía de diseño CEB. Boletín Nº 12- Colegio de ICCP de Madrid.

2. Inspecciones Principales de puentes de carreteras.- DGC.

3. Manual de Inspecciones Principales de Geotecnia y Cimientos S.A.

BIBLIOGRAFÍA

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Documents