Los requisitos que debe cumplir un hormigón para resistir la acción de agentes internos o externos que generan ataque al elemento estructural, como pueden ser la exposición a ciclos hielo – deshielo, ataque de sulfatos, cloruros y/o contacto con agua, están definidos en NCh170:2016. Esta nueva versión de la norma NCh170 clasifica los grados de exposición del hormigón frente a ataques externos de manera similar a ACI 318-14. Sin embargo, se cambia el uso de la razón agua-cemento, de difícil verificación práctica, por un requisito de penetración de agua o un contenido mínimo de cemento. De esta manera NCh170:2016 ya no considera a la razón agua cemento como un factor explícito a ser especificado por el ingeniero diseñador.
Esta versión de la norma mantiene aspectos prescriptivos, pero avanza en la especificación por desempeño. La medida de desempeño en durabilidad del hormigón incorporada en la norma NCh170:2016 corresponde a la profundidad de penetración de agua, medida de acuerdo a NCh 2262, la que se limita a 20 mm en ambientes muy agresivos y se acepta hasta 50 mm en ambientes moderados. También la norma NCh170:2016 fija como resistencia mínima del hormigón en ambientes muy agresivos el grado G35. En todo caso, la resistencia especificada debe ser mayor o igual a la correspondiente al grado G17 en hormigones estructurales. Todo esto se condice con la necesidad de mantener la impermeabilidad del hormigón de recubrimiento para lograr una adecuada protección del acero de refuerzo.
Lo principal de este nuevo enfoque es que le asigna al ingeniero diseñador la responsabilidad de definir los requerimientos de durabilidad en su especificación del hormigón. Este profesional debe definir la resistencia requerida, la clase de exposición y los requerimientos específicos de durabilidad. La o las “Clases de Exposición” a que quedará sometida la estructura pueden sustentarse en la experiencia o, en situaciones en las cuales no exista información previa del comportamiento de estructuras similares, en estudios del clima, de suelos u otros especiales, ajustados al lugar de emplazamiento y encargados a este fin. Antes de especificar se recomienda que el ingeniero diseñador revise el comentario 19.3.1 en ACI
318-14.
En caso de estar en presencia de un ambiente agresivo, el ingeniero diseñador tiene distintas alternativas para proteger los elementos estructurales, como son:
- Si el suelo es agresivo, su reemplazo en torno de los elementos estructurales comprometidos.
- En exposición al ambiente exterior o el terreno, aumento del recubrimiento.
- Reducción de la permeabilidad del hormigón, por ejemplo, mediante el empleo de aditivos impermeabilizantes o el uso de agentes de cristalización. Estos últimos normalmente son más efectivos en hormigones cuya resistencia esté entre los grados G17 y G30.
- Impermeabilizaciones externas o recubrimientos superficiales, elementos previos de sacrificio, u otros.
Cada una de estas alternativas, y otras no mencionadas en esta sección, debe ser evaluada por el ingeniero diseñador, identificando sus límites de efectividad, ventajas y contraindicaciones, de modo de especificar la mejor solución para cada proyecto en particular.
En todo caso, la especificación de las diferentes propiedades del hormigón debe ser congruente con la resistencia especificada y se debe tener cuidado de especificar adecuadamente los parámetros que definen la durabilidad, ya que, por ejemplo, valores muy altos de la dosis mínima de cemento podrían traducirse en hormigones con altos contenidos de pasta, más susceptibles de fisurarse y por lo tanto el elemento estructural de hormigón puede ver disminuida su durabilidad.
Para el caso de estructuras en las cuales la durabilidad es una variable explicita de diseño, en el Anexo B de la norma NCh 170 se incluye la descripción de otros ensayos complementarios que permiten determinar los principales parámetros del hormigón asociados a su durabilidad.
Para este tipo de estructuras se deben especificar los “Requerimientos de Durabilidad” que, según el estado del arte y de la práctica, se deben exigir para que el hormigón sea capaz de resistir la clase de exposición previamente establecida, como por ejemplo valores admisibles en el ensayo de penetración del ión cloruro, ASTM C1202, u otros.
Un caso relevante de mencionar es la exposición en ambiente marino o a agua de mar, que presentan condiciones con alto contenido de iones cloruro. En esta situación, el diseño de las estructuras de hormigón armado debe considerar otras variables relevantes asociadas a la corrosión del acero de refuerzo inducida por las altas concentraciones de cloruros y, entre éstas, el espesor y la calidad del hormigón de recubrimiento, casos en los cuales es aconsejable el asesorarse por un ingeniero especialista en la materia. En estos casos, para un adecuado diseño por durabilidad se debe establecer la vida útil de la estructura, y luego verificar si las consideraciones del diseño permitirán cumplir con ese requerimiento. Para ello lo que se hace es determinar las propiedades de transporte de los iones de cloruro al interior del hormigón. En los últimos años se han desarrollado una serie de modelos predictivos, entre los que podemos mencionar el modelo “ERFC”, el modelo europeo “DURACRETE”, el modelo escandinavo “CLINCONC”, entre otros, pero para aplicarlos se requiere conocer una característica específica del hormigón de recubrimiento, que es el coeficiente de difusión aparente del ión cloruro en el hormigón, el que normalmente se determina mediante un ensayo de migración acelerada de cloruros. El procedimiento de ensayo que actualmente es más ampliamente usado es el establecido en la norma nórdica Nordtest Method NT Build 492 (Ver Anexo 1 con información adicional)
Referencias:
- NCh 2262-2009. Hormigón y mortero – Determinación de la permeabilidad al agua – Método de la penetración de agua bajo presión.
- ET001-005. Especificación Técnica – Fisuras no Estructurales en Obras de Hormigón Armado. Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile
- ACI 201.2R-16 Guide to Durable Concrete
- ACI 212.3R-10 Report on Chemical Admixtures for Concrete.
- ACI 222.3R-11 Guide to Design and Construction Practices to Mitigate Corrosion of Reinforcement in Concrete Structures.
- ACI 224R-01. Control of Cracking in Concrete Structures.
- ASTM C1202 Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’s Ability to Resist Chloride Ion Penetration (RCPT).
- Nordtest Method NT BUILD 492. Chloride Migration Coefficient from non-steady-state Migration Experiments.
- STAR 230-DUC. Performance Based Specifications and Control of Concrete Durability. RILEM.
