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hormigon armado

El hormigón armado en la construcción naútica

El hormigón armado en la construcción de estructuras náuticas requiere que el elemento base, el hormigón, cuente con características específicas que le permitan garantizar la durabilidad, seguridad y resistencia a agentes externos como el clima y el agua. En este artículo profundizamos sobre cuáles son esos elementos y demás curiosidades sobre este tipo de construcciones en el mar. 

Breve resumen sobre el hormigón armado

El hormigón armado es un material que ha sido reforzado con barras o mallas de acero, a las cuales se les denomina “armaduras”. Estos refuerzos cumplen con la función de que la mezcla de hormigón, adquiera la resistencia necesaria para levantar obras marítimas sin problemas. Utilizando el acero para transmitir los esfuerzos de tracción a los que está sometida la estructura y que esta no solo cuente con la capacidad para resistir la compresión. 

Características claves del hormigón armado

  1. Coeficiente de dilatación similar al del acero, lo que permite aliviar las tensiones internas debido a cambios de temperatura
  2. Buena adherencia química, gracias a que el hormigón cuando se contrae presiona fuertemente las barras de acero, contrayendo y ejerciendo presión
  3. Adecuada adherencia física porque las barras o fibras suelen resaltar en su superficie (estrías) y se adhieren bien al hormigón 
  4. El pH alcalino del hormigón produce la pasividad del acero, lo que ayuda a protegerlo de la corrosión  

El hormigón armado sumergido en la construcción naútica

Es un hormigón que debe mantenerse inerte a las características del ambiente en el cual se encuentra, es decir, que tanto el cemento como sus aditivos y agregados no deben reaccionar con ningún elemento que se encuentre presente en el agua. Además debe ser impermeable para que las armaduras no sufran corrosión. 

Usos del hormigón sumergidos
Puertos
Torres fortificadas
Plataformas flotantes de hormigón

Durabilidad Hormigón Sumergido Un buen hormigón sumergido en agua marina, incrementa su resistencia con el paso del tiempo, también, la sumersión minimiza los cambios de temperatura, disminuyendo la velocidad y dimensión de las expansiones y contracciones, evitando el agrietamiento, la erosión, el descascaramiento y por ende la corrosión. Pero por otro lado, la permeabilidad que posee el hormigón, permite que el agua comience a penetrar, ya sea por diferencia de presión o por capilaridad.

Cuando el hormigón no está sumergido totalmente, el agua es continuamente evaporada de la superficie del hormigón que sobresale del nivel del agua, generando así un constante hidratamiento, lo que dependiendo del grado de saturación del hormigón va a generar acumulaciones de sal en diferentes zonas. El oxígeno que entra con el aire, se disuelve en el agua en forma diferencial, siendo su concentración menor en algunas zonas y el grado de saturación es mayor, generando pilas galvánicas. Presión Hormigón Sumergido Alrededor de los 60 m de profundidad, el hormigón mejora en todas sus cualidades. 

Se ha sugerido que a profundidades muy altas se podría obtener hormigones con resistencias a la compresión de 500 kg/cm2 o más. En el caso de hormigón bajo el ambiente marino se ha llegado a profundidades de 50m por colado y a 90m por inyección, teniendo resultados excelentes. 

Temperatura Hormigón Sumergido

Las propiedades del hormigón generalmente mejoran a bajas temperaturas, ya que la resistencia a la compresión y el módulo de elasticidad son inversamente proporcionales a este factor. Como efecto dañino habría que nombrar que en las aguas tropicales los ataques químicos y electroquímicos son más severos por el aumento de temperatura.

Organismos Marinos: Los más perjudiciales para las estructuras de hormigón se encuentran en el grupo de los sésiles y el fouling (suciedad). Este último se adhiere a las paredes de las superficies flotantes, aumentando su espesor y por ende el peso total de la estructura. Los organismos sésiles, como picorocos, piure, cholgas, etc. producen un efecto similar al del fouling, pero más dañino, porque el tamaño de estos es mayor. Además se considera como efecto contrario el deterioro que sufren las paredes de la estructura cada vez que estos organismos son retirados.

Corrosión Hormigón Sumergido En las construcciones de hormigón armado expuestas al ambiente marino, la duración tanto del periodo de iniciación como del de propagación, y consecuentemente el riesgo de corrosión, está condicionado por el tipo de ambiente marino: Zona sumergida: la situada por debajo del nivel mínimo de bajamar. Zonas de marea: es la zona de carrera de mareas Zona aérea: situada por encima del nivel de pleamar y con influencia hasta 5 Km. de la línea costera

Prevención de la corrosión 

Para prevenir la corrosión es fundamental: 

Que el hormigón tenga una estructura de poros adecuada 

Que el recubrimiento tenga el espesor suficiente 

Que el hormigón esté libre de cloruros

Determinaciones de diseño:

  • Abrasión: Terminaciones muy lisas con maquinaria especializada. Un curado apropiado producirá superficies antiabrasivas y el uso de moldajes metálicos vibratorios. 
  • Cavitación: Se puede minimizar con un diseño hidrodinámico que alise o llene las zonas expuestas a corrientes rápidas. 
  • Organismos marinos: Se utiliza un hormigón de superficie densa y dura. 
  • Ataque químico: La impermeabilidad es el mejor medio de protección, cementos con bajo contenido de Aluminio Tricálcico (Ca3Al), máximo 8% hace al hormigón más resistente a los sulfatos.

Tipos de cemento para hormigón marítimo: Portalnd, Siderúrgico, Con Agregado A, Puzolámico, Cemento hidráulico

Tipos de Hormigón Marítimo Hormigón pesado: aquel que tenga un peso específico superior a 3,7 ton/m3. El hormigón convencional pesa 2,4 ton/m3. Esto sirve para obras de anclaje y de profundidades. Además de tetrápodos y elementos de protección prefabricados. La magnetita es el material pesado más comúnmente usado pero limita el uso de sulfatos para prevenir la corrosión. Otros agregados pesados son: Ilmenita, Limonita, Barita y desfunde de fierro.

Hormigón liviano: aquel que tenga un peso específico inferior a 2 ton/m3 y se utiliza en obras submarinas en que se requiere un aumento de boyantes. Es el que se utiliza en las estructuras flotantes. Es de dos tipos básicos: 1. Hormigón Liviano Estructural: (espuma o suprimiendo los áridos finos) 2. Hormigón Liviano Celular: (burbujas por aditivos aireantes expansivos

Hormigón Ciclópeo: Este hormigón se estructura en base a rocas de la localidad unidas entre sí por medio de hormigón Tremie, para formar una gran masa submarina de gravedad. Se usan rocas de 0,6 ton y con un diámetro no menor de 40 cm. El resultado es 40%hormigón y 60% roca.

Tipos de Hormigonado Hormigón Tremie (Tubo-Tolva): Este proceso consiste en colocar el hormigón en obra, por medio de un tubo, cuyo extremo inferior queda siempre embebido en el hormigón fresco, de modo que el lavado y segregación son sustancialmente prevenidos.

Hormigón Ensacado: Este método se usa para construir muretes o plataformas bajo el agua o para formar la base de una cimentación, ej. Muros de muelles o malecones, siempre la arista más cargada descansa sobre un murete de hormigón en sacos, que transmite los esfuerzos a un fondo de cimentación satisfactorio, descansando el resto, sobre un macizo de escollera. Similar método, se ha usado para sellar juntas, soportar o proteger del oleaje y corriente a elementos prefabricados o tuberías submarinas, en orden de prevenir movimientos dando soporte y protección. 

Dos métodos son usados para ensacar el hormigón: En el primero, la mezcla de hormigón seco es ensacada; se llena hasta la mitad y se cierra, luego es sumergido por medio de pallets y es colocado en obra por un buzo. El cemento se va hidratando, según el agua va penetrando. En el otro método, se usa un hormigón con un asentamiento de cono bajo, y de estado plástico; los sacos a usar pueden ser de arpillera o yute, deben ser flexibles para que formen un cuerpo entre sí y no deben llenarse completamente (hasta 2/3 de su capacidad), la arpillera deberá estar escardada, y la tela empapada con una lechada muy clara antes de recibir el hormigón. 

El saco una vez cerrado, puede envolverse en una malla galvanizada de 2 mm y trama 5 cm. Muro de muelle, en base a Hormigón en sacos. Los sacos se sumergen en pallets y envueltos en una funda (manga de polietileno, del doble de diámetro que los sacos y con sus dos extremos abiertos). Luego un buzo sostiene el saco en posición y el otro extrae la funda. Una pareja de buzos puede colocar en obra de 250 a 300 sacos en un día (con un promedio de profundidad de 10 m.). 

Con este método, se puede lograr una muy buena adherencia con el fin de obtener una obra monolítica, se asegura una total hidratación y la calidad general del hormigón puede ser controlada. Cuando se trata de sellar juntas en que no se requiera adherencia, el hormigón puede ser colocado en bolsas de polietileno de alta densidad, para prevenir cualquier lavado de éste. A veces, para el mejoramiento de fondos, se han sumergido mediante grúas, grandes bolsas que contenían varios metros cúbicos de hormigón.

Una variante de este método, son los “salchichones de fondo”, que se emplean como asientos de malecones y rompeolas, son de hasta 25 m de largo y 1,5 m de diámetro; se preparan en cajones flotantes o pontones que los llevan de la obra al punto de inmersión, en donde se sumergen abriendo el fondo de aquellos. Los salchichones se rellenan de hormigón y se cosen al borde del pontón. Como el hormigón de relleno es plástico, los salchichones se amoldan a las desigualdades del fondo, lo que se ayuda por medio de la labor de buzos. Con dosis suficientes de cemento, las capas de salchichones sueldan entre sí, formando una obra monolítica.

Hormigón en cubas: Esta técnica se aplica en profundidades de agua superiores a 80 cm. El hormigón atraviesa la capa de agua en una cuba perfectamente estanca, que se hace bajar lentamente, mediante cabestrante o grúa hasta llegar al macizo a hormigonar. La cuba se deposita sobre el macizo y un buzo la abre, elevándose después suavemente para que el hormigón fluya en agua tranquila

En general en el caso de hormigonado submarino, se debe tener en cuenta que el mayor de los problemas que se genera es el lavado del hormigón fresco. Por ello que se debe tener en cuenta la debida dosificación del hormigón y una correcta forma de hormigonar y se debe considerar: a. Estado del Mar b. Técnica a utilizar c. Moldaje

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