Boletín 3 de RAP del ACI

GUÍA PRÁCTICA DE PROCEDIMIENTOS DE APLICACIÓN PARA REPARACIONES DE CONCRETO

Reparación de descascaramiento por lanzado a baja presión

Reparación de descascaramientos por lanzado a baja presión por Patrick “Doc” Watson

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Boletín 3 de RAP del ACI Guía Práctica de Procedimientos de Aplicación para Reparaciones de Concreto Reparación de descascaramiento por lanzado a baja presión Informe del Comité E706 de ACI Brian F. Keane* Presidente J. Christopher Ball Floyd E. Dimmick, Sr. Peter H. Emmons§ Timothy R. W. Gillespie

H. Peter Golter Bob Joyce Kenneth M. Lozen John S. Lund

Richard Montani† Jay H. Paul George I. Taylor Patrick M. Watson‡

David W. Whitmore

*

Autor principal del boletín 1 de los Procedimientos de Aplicación para Reparaciones de Concreto (RAP).

†

Autor principal del boletín 2 de RAP.

‡

Autor principal del boletín 3 de RAP.

§

Autor principal de los boletínes 4 y 5 de RAP.

El comité agradece a Brandon Emmons por las ilustraciones de estos boletines.

Es responsabilidad del usuario de este documento establecer las prácticas de seguridad y salud adecuadas a las circunstancias específicas implicadas con su uso. ACI no representa a ninguna entidad respecto a los aspectos de seguridad e higiene industrial y al uso de este documento. El usuario deberá determinar la aplicabilidad de todas las limitaciones de regulación antes de aplicar los contenidos del documento y cumplir con todas las leyes y reglamentos que apliquen incluyendo sin sentido limitativo, los estándares de seguridad e higiene de la Occupational Safety and Health Association (OSHA) de los EE.UU.

Procedimiento de aplicación para reparaciones de concreto 3 del ACI. Copyright © 2012, Instituto Americano del Concreto (ACI). Todos los derechos reservados incluyendo los derechos de reproducción y uso en cualquier forma o medio, incluyendo el copiado por cualquier proceso de fotografía o dispositivo electrónico o mecánico, impreso, escrito u oral, o la grabación de sonido o reproducción visual o para usarse en cualquier sistema o dispositivo de recuperación de información, a menos que se obtenga el permiso, por escrito, de los propietarios del derecho de autor. Impreso en los Estados Unidos de Norteamérica.

Reparación de descascaramiento por lanzado a baja presión

Exención estructural Este documento pretende ser una guía práctica que ofrecemos al propietario, profesional de diseño y contratista de reparación de estructuras de concreto. No pretende liberar al usuario de esta guía, de la responsabilidad que tiene de realizar una valoración adecuada de las condiciones y una evaluación estructural actual, y de la especificación de los métodos, materiales o prácticas para la reparación de concreto por el ingeniero/ diseñador experimentado.

El Instituto no es responsable de las declaraciones u opiniones de esta publicación. Las publicaciones del Instituto no pueden ni pretenden sustituir la capacitación individual, la responsabilidad o juicio del usuario, o del proveedor de la información proporcionada.

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Introducción De forma similar al concreto lanzado vía húmeda, pero lanzado a mucha menor velocidad, la reparación de descascaramientos por lanzado a baja presión se realiza con morteros pre-envasados. El lanzado se aplica usando bombas pequeñas para concreto o bombas de trabajo pesado para grouts, con el objeto de forzar el paso del mortero de bajo revenimiento a través de la manguera. Se incorpora aire en la boquilla para impulsar la salida del mortero. La adherencia al sustrato preparado para la reparación se logra a través de una combinación de la preparación adecuada de la superficie, el impacto a baja velocidad y las propiedades del mortero pre-envasado. Comparado con el concreto lanzado vía húmeda o vía seca, este método permite que la boquilla aspersora esté mucho más cerca de la superficie de reparación. Esto significa que puede usarse en espacios muy reducidos. Debido a la viscosidad y naturaleza pegajosa de la mezcla y a las bajas presiones involucradas, el rebote es considerablemente menor que en caso de concreto lanzado a alta velocidad. Antes de reparar cualquier superficie de concreto, deberá evaluarse la causa del daño y comprender el objetivo de la reparación. Entre las causas típicas del deterioro del concreto se incluyen la corrosión del acero, ataque por sulfatos, reacciones álcali-agregado (alkali-aggregate reactivity, AAR, siglas en ingles), deflexión excesiva y daños por ciclos de congelamiento-descongelamiento. Prácticas deficientes durante la construcción original pueden llegar a producir un deterioro prematuro. El espaciamiento inadecuado de juntas y los desequilibrios de las cargas también contribuyen a la formación de grietas y al descascaramiento. ¿Cuál es el propósito de esta reparación? Dependiendo de la mezcla de mortero seleccionada, el mortero lanzado a baja presión se utiliza para reparaciones de superficies, reparaciones estructurales o para reparaciones cosméticas. El mortero puede formularse para brindar durabilidad contra los ciclos de congelamiento-descongelamiento, resistencia a sulfatos, baja permeabilidad y otras características especificadas o deseadas. ¿Cuándo utilizo este método? El lanzado a baja presión se utiliza generalmente para reparaciones de superficies verticales y “sobre-cabeza”. Este método se ha utilizado exitosamente en reparaciones estructurales de puentes, pilas de puentes, edificios, la parte inferior de losas estructurales, muros (interiores y exteriores) de tanques, estadios, túneles y muros de retención. Las reparaciones estructurales utilizando el lanzado a baja presión se realizan mejor bajo la guía de un Ingeniero competente. El espesor de colocación puede ser de 13 a 100 mm (1/2 a 4 pulg.) en una sola capa. Espesores mayores de 150 mm (6 pulg.) son posibles en capas múltiples. Si la aplicación de la reparación requiere un espesor mayor de 100 mm (4 pulg.), puede ser más económico el uso de otros métodos (vea la Guía del Instituto Internacional para la Reparación de Concreto (ICRI) No. 03731, “Guide for Selecting Application Methods for the Repair of Concrete Surfaces.”) 4

Fig. 1—Perfil típico de +/- 6.35 mm (1/4 pulg.) (según la Guía No. 03732 Perfil No. 7 del ICRI) Este es el perfil estándar recomendado de la superficie para morteros que se aplican por lanzado a baja presión. Los ingredientes utilizados para el mortero varían mucho y su selección dependerá de la situación específica de la reparación. Las fórmulas pueden contener ingredientes como inhibidores de la corrosión, agentes inclusores de aire y aditivos de adhesión. Los costos iniciales de los materiales generalmente son más altos con este método en comparación a una aplicación típica de concreto lanzado, pero los costos en obra con frecuencia son menores o comparables ya que este método produce menos rebote y requiere menos limpieza. No se requieren operadores certificados para el lanzado del mortero. ¿Cómo debo preparar la superficie? Consulte las recomendaciones de la Guía No. 03732 del ICRI, “Selecting and Specifying Concrete Surface Preparation for Sealers, Coatings, and Polymer Overlays”, o la Guía No. 3730 del ICRI, “Surface Preparation for Repair of Deteriorated Concrete Resulting from Reinforcing Steel Corrosion.” Ya que muchos de los materiales aplicados mediante lanzado a baja presión vienen pre-envasados, deberán consultarse también las recomendaciones del fabricante. Una recomendación típica para la rugosidad o perfil de la superficie para este método de reparación es el Perfil para Superficies de Concreto (CSP) del ICRI No. 7 o mayor según la Guía No. 03730 del ICRI. Un CSP del No. 7 es equivalente a una amplitud de aproximadamente 7 mm (1/4 pulg.) (vea Fig. 1). Entre los factores que influirán en la preparación específica de la superficie, se incluyen, sin sentido limitativo: • El perfil deseado de rugosidad de la superficie preparada (CSP); • Método de preparación. Se incluyen, sin sentido limitativo, la hidrodemolición, el chorro de arena (“sandblasting”) y el uso de martillos neumáticos (vea Fig. 2); • Contaminación posible de la superficie por compuestos químicos, aceites, jabones o por carbonatación. Prueba de carbonatación con un indicador de pH. El pH debe ser de 11.5 o mayor; Boletín 3 de RAP del ACI

(a) Fig. 2—Cincelado de la superficie

(b) Fig. 3—Pre-sature con agua la superficie preparada.

Fig. 4 (a) y (b)—Aplicación de mortero con equipo de presión y boquilla.

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Consulte las publicaciones del Instituto Americano del Concreto sobre reparaciones de concreto preparadas por el Comité 546 del ACI, Reparación de Concreto. Consulte las información técnica de los fabricantes sobre las propiedades del material. Los requisitos para las propiedades físicas como resistencia a la adherencia, durabilidad a los ciclos de congelamiento y descongelamiento, permeabilidad y resistencia a flexión variarán de un proyecto a otro. Cuando se utilizan materiales aplicados por lanzado a baja presión, algunas aplicaciones de reparación pueden requerir que el material se cubra con un sistema de protección. Cuando este es el caso, confirme el tiempo de curado y secado que se requiere antes de la instalación del revestimiento.

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Métodos de tratamiento para superficies contaminadas; Saturación requerida del sustrato (vea Fig. 3); Requisitos de refuerzo del fabricante del mortero, el ingeniero o el propietario; y Tratamiento de las grietas y juntas existentes: ¿Reparar las grietas? ¿Cómo? ¿Rellenar las juntas? Si es así, ¿cómo y con qué?

¿Cómo selecciono el material correcto? Los materiales de reparación aplicados por medio de lanzado a baja presión son productos cementantes patentados y pre-envasados. Las personas que preparan las especificaciones, las que realizan la aplicación y los propietarios deben consultar la Guía No. 03733 del ICRI, “A Guide for Selecting and Specifying Materials for Repair of Concrete Surfaces.” Reparación de descascaramiento por lanzado a baja presión

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Fig. 5—Trabajador capacitado aplicando el acabado final a la superficie.

Fig. 6—Aplicación del compuesto de curado.

¿Qué tipo de equipo necesito? Asegúrese que todo el equipo y herramientas necesarios se encuentren en la obra y en condiciones adecuadas de funcionamiento. Tenga equipo de remplazo o métodos alternativos planeados y disponibles. El equipo típico que se necesita para la aplicación del mortero de reparación lanzado a baja presión de reparación incluye, sin sentido limitativo, lo siguiente: • Bombas para concreto o grout adecuadas para lanzado a baja presión. La experiencia de campo ha mostrado que las bombas con válvula de globo no son adecuadas. Las bombas con pistones de carrera corta, del tipo giratorio o las bombas para trabajo pesado de rotor-estator, funcionan bien; • Si utiliza una bomba tipo “Moyno” o de rotor-estator, tenga un rotor de repuesto a la mano en la obra; • Compresora de aire con manómetros y controles (algunas bombas vienen equipadas con compresores de aire y controles integrados); • Se necesita una mezcladora adecuada para mezclar el mortero. Se recomienda tener una mezcladora de repuesto en caso de avería o falla. (Algunas bombas para reparación vienen equipadas con mezcladoras para mortero.); • Dispositivo de medición de agua, de preferencia un medidor. (Muchas bombas para reparación equipadas con mezcladoras, incluyen medidores de agua integrados.); • Un medio de comunicación entre los operadores de la bomba y la mezcladora y el que opera la boquilla; y • Todas las herramientas para el manejo, el acabado, y pruebas requeridas por las especificaciones o por las buenas prácticas en la construcción con concreto.

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¿Qué aspectos de seguridad hay que considerar? Los morteros pre-envasados son materiales peligrosos y deben tratarse como tales. Las prácticas de seguridad en la obra deben incluir, sin sentido limitativo, lo siguiente cuando aplique: 6

Material Safety Data Sheets (MSDS) (información sobre seguridad en el manejo del producto) disponibles donde se realiza el trabajo; • Equipo de seguridad: toda la maquinaria y equipo que se utilice debe tener el equipo de seguridad correcto, las guardas y advertencias en su lugar; • Ropa protectora: guantes protectores para los trabajadores en contacto con material cementante húmedo; • Lentes protectores: todos los trabajadores necesitarán lentes de seguridad o caretas; • Deben proporcionarse instalaciones para el lavado de ojos; • Respiradores: se necesitarán mascaras contra el polvo para los trabajadores que operan la mezcladora de materiales; • Ventilación de áreas cerradas: confirme que existe ventilación adecuada antes de poner a funcionar el equipo que emita humos peligrosos; • Deberá disponerse de un almacenamiento seguro para todos los materiales peligrosos; • El combustible para el funcionamiento del equipo necesita un área de almacenamiento segura, bien marcada y visible; y • Deberá llevarse a cabo una reunión de todos los involucrados, conducida por el gerente de seguridad del principal contratista antes de iniciar las operaciones de reparación. Es responsabilidad del usuario de este documento establecer las prácticas de seguridad y salud adecuadas a las circunstancias específicas implicadas con su uso. ACI no representa a ninguna entidad respecto a los aspectos de seguridad e higiene industrial y al uso de este documento. El usuario deberá determinar la aplicabilidad de todas las limitaciones reglamentarias antes de utilizarlos contenidos del documento y cumplir con todas las leyes y reglamentos que apliquen, incluyendo sin sentido limitativo, los estándares de seguridad e higiene de la Occupational Safety and Health Association (OSHA) de los EE.UU. Boletín 3 de RAP del ACI

Reunión previa a la construcción Antes de proceder con la reparación, se recomienda realizar una reunión previa. Deberán asistir a la reunión representantes de todas las partes participantes (propietario, ingeniero, contratista, fabricante de materiales, etc.) y tratar específicamente los parámetros, medios, métodos y materiales necesarios para lograr los objetivos de la reparación. Procedimiento de reparación 1. La agenda de la reunión (previa a la construcción) podría incluir: • Disponibilidad de electricidad en la obra; • Disponibilidad de agua en la obra; • Accesibilidad a la obra, • Retiro y disposición de escombros; • Control del polvo, olores y emisiones; • Confirmación de que todos los documentos están a la mano- por ejemplo, las hojas de MSDS; • Métodos de curado y tiempo requerido para el curado; • Emergencias y descomposturas posibles – qué hacer si ocurren; • Requisitos para el acabado; • Pruebas requeridas; y • Todas las demás inquietudes que pudieran afectar el avance de la reparación. 2. Aplicación de la reparación. • Inspeccione y apruebe la preparación de la superficie. (Vea las referencias del ICRI y del ACI [siglas en ingles]); • Presature el sustrato preparado. El estándar es 24 horas. La superficie saturada preparada debe tener una superficie saturada-seca cuando se lance el mortero de reparación; • Instale el refuerzo especificado; • Si se solicita instale/aplique los agentes adhesivos, ánodos de sacrificio e inhibidores de la corrosión; • Mezcle el mortero de reparación y cárguelo en la tolva de la bomba; • Comience las operaciones de lanzado con la bomba, el compresor y la boquilla de aspersión adecuada; y • Aplique el mortero con el espesor recomendado por el fabricante del material. La mayoría de los materiales lanzados a baja presión, se deben aplicar en capas cuando el espesor total de la capa de aplicación excede de 76 mm (3 pulg.). 3. Acabado de la reparación. Confirme la apariencia del acabado final de la reparación con el propietario. Esta puede variar de una superficie rugosa tal como se proyectó, hasta una superficie lisa con llana. Si se especifica el aplanado liso, la producción puede reducirse requiriéndose mano de obra adicional. El operador de una boquilla puede requerir de múltiples personas que hagan el acabado para mantener el ritmo. Esto se verá influenciado por factores tales como: • El espesor instalado del material que se aplica; • Las condiciones de secado ocasionadas por las temperaturas del medio ambiente y del sustrato; • Las características de fraguado del mortero de reparación; y Reparación de descascaramiento por lanzado a baja presión

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Si la reparación es en una superficie vertical o “sobre-cabeza.” Debido a la naturaleza pegajosa y sin sangrado de estos materiales, se recomienda usar una película para controlar la evaporación durante el acabado. Es importante lograr un curado adecuado, el cual debe realizarse según el documento ACI 308.1-98, “Standard Specification for Curing Concrete”. Podrá encontrar información adicional sobre el curado en el documento ACI 308R-01, “Guide to Curing Concrete.” Para la mayoría de los morteros cementantes que se aplican por lanzado a baja presión, la aplicación de un compuesto de curado que cumpla con los requisitos de retención de humedad del ASTM C309 es satisfactorio. Como alternativa, se usa curado húmedo por 7 días. Siempre consulte las instrucciones del fabricante del mortero para los métodos específicos de curado y los materiales recomendados para el producto seleccionado. ¿Cómo debo verificar la reparación? Los requisitos deben incluir: • Fotografías de antes y después; • Confirmación de la preparación aceptable de la superficie. Esto puede incluir el perfil y el pH de la superficie preparada. Se recomienda un pH de 11.5 o mayor; • Confirme la profundidad de la reparación; • Las pruebas para determinar las propiedades de los materiales deben realizarse por laboratorio de pruebas calificado. Esto se realiza normalmente para confirmar las propiedades del material publicadas por el fabricante; Las pruebas de resistencia a tracción directa en el lugar de la superficie preparada; • Las pruebas de adherencia por tracción directa en el lugar de la reparación endurecida y curada; y • Confirmación de que todos los materiales se usaron conforme a las especificaciones, las órdenes de compra del material se verificaron entre sí, con las cantidades estimadas y con las cantidades reales facturadas. Fuentes de consulta para información adicional ACI Committee 308, 1998, “Standard Specification for Curing Concrete(ACI 308.1-98),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1998, 9 pp. ACI Committee 308, 2001, “Guide to Curing Concrete (ACI 308R-01),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 2001, 31 pp. ACI Committee 503, 1993, “Use of Epoxy Compounds with Concrete (ACI 503R-93),” Appendix A, Farmington Hills, Mich., 28 pp. ACI Committee 506, 1995, “Guide to Shotcrete (506R-90 (Reapproved 1995)),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 41 pp. ACI Committee 546, 1996, “Concrete Repair Guide (ACI 546R-96),” American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich., 1996, 41 pp. “Guide for Selecting Application Methods for the Repair of Concrete Surfaces,” ICRI Guideline No. 03731, 1996. “Guide for Selecting and Specifying Materials for Repair of Concrete Surfaces,” ICRI Guideline No. 03733, 1997. “Selecting and Specifying Concrete Surface Preparation for Sealers, Coatings, and Membranes,” ICRI Guideline No. 03732, 1997. “Surface Preparation for Repair of Deteriorated Concrete Resulting from Reinforcing Steel Corrosion,” ICRI Guideline No. 03730, 1995.

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