Poliuretano Impermeabilización de losa de cubierta

Impermeabilización de poliuretano de la losa de techo se compone de dos componentes claro / pigmentada de poliuretano alifático con polioles de poliéter con Iso-cynorate para la prestación característica resistente a las llamas. El sistema de dos componentes que consiste de pigmento y el disolvente (xileno / tolueno, sin filtro) se mezcla en proporción definida en peso estrictamente según especificación de los fabricantes para la preparación de la capa de aplicación. El revestimiento tendrá características físicas como la alta resistencia al impacto, a la abrasión y el agrietamiento, resistencia a la tracción superior (80 Kg / cm ² después de 4 semanas a temperatura ambiente) y perfectamente lisa, libre de polvo acabado brillante retuvieron por lo menos hasta 3 años. También debe ser resistente a los ácidos, álcalis y tienen una tasa de absorción de agua muy baja (0,5% máximo a temperatura ambiente después de 7 días).

Impermeabilización de procedimiento:

1. Preparación de la Superficie

La superficie de la cubierta se limpia a fondo con un cepillo de alambre y todo material extraño, etc se elimina. Grietas bien definidas en la superficie se corta a la "sección V, se limpia y se llenó de una pasta de 2 grieta poliuretano basado en componentes compuesto de relleno y cemento blanco en una proporción de 1:2.

2. Primer Escudo

Se compone de poliuretano de dos componentes. Capa de imprimación se mezclaron en la relación como la especificación de los fabricantes. Una sola capa de este manual se aplica con brocha sobre la cama preparada como capa de adherencia.

El cebador se dejó secar durante un mínimo de 8 horas antes de tiempo de las sucesivas capas de acabado de poliuretano se aplican.

3. Acabado Capa:

• Las capas de acabado se compone de tres capas sucesivas de sellado pigmentados cada uno de poliuretano de dos componentes mezclados en la proporción como la especificación del fabricante.
• Aplicación de capa de acabado se realiza con un cepillo para un acabado liso y uniforme.El espesor total de película seca debe ser de 450 micrones o capacidad de cobertura mínima debe ser de 160 g / m ² por capa.
• Cada capa se deja secar durante un mínimo de 12 horas antes de aplicar la siguiente capa. Hay que tener cuidado para aplicación rápida después de mezclar la imprimación de dos componentes a la vista de la vida útil corta de la mezcla y debe estar totalmente consumidos dentro del plazo estipulado de acuerdo con las especificaciones del fabricante (máximo 60 minutos a 30 º. C).
• El recubrimiento PUS debe continuar hasta los parapetos / paredes por un mínimo de 150 mm en la superficie del techo acabado. Se debe continuar en las tuberías de agua de lluvia por lo menos 100 mm.
• La última capa de la PU pegajoso cuando se espolvorea con una capa de 300 micras de arena limpia.
• Hormigón de cemento normal (1:2:4) de espesor mínimo de 25 mm con 24 SWG ​​tela metálica de malla está puesta a la pendiente máxima en paneles de 1,2 x 1,2 M talla M sobre esto. Las juntas entre los paneles deben ser rastrilladas a cabo ordenadamente (después de curar periodo estipulado) a un mínimo de 6 mm x 6 mm V-surco y se llenó de un compuesto sellador elastomérico de calidad aprobado.
• Salida de drenaje está disponible para todos caños / tubos lluvia eater por el redondeo adecuado, llenado y en pendiente de PCC según dibujo.
• En la unión del techo y parapeto o cualquier otras superficies verticales, un filete de radio de 75 mm se debe formar en el hormigón de cemento (01:02:04).

Impermeabilización y Drenaje con Geosinteticos en Túneles

 

1. INTRODUCCIÓN.

Funcionalidad, durabilidad, seguridad, conservación, y en definitiva, calidad y menores gastos de mantenimiento durante la explotación; son algunas de las razones que justifican la impermeabilización durante la ejecución de túneles.

Todo ello, con el fin de impedir filtraciones de agua que podrán afectar al revestimiento estructural, disgregando la masa de hormigón por procesos de gelifracción, carbonatación y/o cristalización de las sales disueltas; así como evitar la corrosión de las instalaciones por reacciones electroquímicas y de oxidación.

El presente documento recoge las exigencias mínimas que se deben seguir para la elección, instalación y verificación del sistema de impermeabilización de túneles y galerías con geosintéticos.

Abarcando los materiales para la impermeabilización, así como los requisitos del soporte donde van a ser fijados, y la metodología de aplicación.

Además de las geomembranas de cloruro de polivinilo (PVC), poliolefinas (polietileno lineal (LLDPE) o polietileno de muy baja densidad (VLDPE)) o espuma de polietileno (PE) reticulado; generalmente se aplican conjuntamente otros tipos de materiales geosintéticos tales como: geotextiles, geocompuestos de drenaje, etc.

2. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE IMPERMEABILIZACIÓN.

La impermeabilización de una obra subterránea podrá tener distintos sistemas de impermeabilización, que dependerán de los siguientes factores:

2.1. INFLUENCIA DE PARÁMETROS HIDROGEOLÓGICOS.

El sistema de impermeabilización dependerá directamente de los caudales de agua infiltrados en el túnel. Existen diferentes métodos empíricos para calcularlos, tales como: método de Hvorslev, Goodman, Heuer, Dupuit, Romanova, etc.

Dichos caudales variarán en función de:

La geología de los sustratos, en cuanto a la capacidad para almacenar y transmitir el agua; existencia de fallas, contactos, plegamientos, etc.

La climatología, factores como la pluviosidad, heladas, evaporación, etc. Está directamente relacionados con la capacidad de recarga de los acuíferos.

La geomorfología, donde las condiciones de la superficie, orografía, y características del suelo, determinan la escorrentía superficial; y por tanto las posibilidades de infiltración relacionada directamente con la recarga de los acuíferos.

Los parámetros hidrogeológicos más interesantes son:

• Porosidad. • Permeabilidad. • Gradiente hidráulico. • Transmisividad.

2.2. INFLUENCIA DEL TERRENO.

Los sistemas de impermeabilización podrán variar en función del tipo de terreno, ya que estarán directamente relacionados con el método de excavación empleado, y también con el tipo de sostenimiento sobre el que se va a instalar el sistema.

Pueden distinguirse tres tipos de terreno:

• Terreno duro. • Terreno quebrado. • Terreno blando.

2.3. INFLUENCIA DEL AGUA.

Los sistemas de impermeabilización también pueden variar en función del tipo y calidad del agua. Pueden distinguirse tres tipos de impermeabilización, dependiendo del tipo de agua contenida en el macizo donde se excava:

• Impermeabilización en franja capilar, mediante sellado de poros. • Impermeabilización en zonas de saturación, será flexible y resistente a la presión; evacuando el agua hacia los drenajes longitudinales. • Impermeabilización en agua subterránea, será flexible, resistente a la presión y cerrada; englobando toda la sección para evitar filtraciones por presión en la contrabóveda.

Será necesario analizar las condiciones físicas y químicas del agua, para garantizar que no deterioran el sistema de impermeabilización.

2.4 INFLUENCIA DEL USO DEL TÚNEL.

El sistema de impermeabilización también dependerá del uso final al que se destine dicha obra, y por tanto, del grado de estanqueidad o cantidad de filtraciones que se permitan. La definición de impermeabilidad para el diseño de túneles y galerías, según la norma Española UNE 104 424, es la siguiente:

Conforme a las influencias descritas anteriormente, se muestran unos ejemplos en base al método de excavación empleado, tipo de terreno, agua,…

En cualquier caso el sistema de impermeabilización podrá constar de hasta cuatro fases:

• Impermeabilización primaria. • Impermeabilización intermedia. • Impermeabilización principal. • Impermeabilización posterior.

2.5 EJEMPLOS DE SISTEMAS DE IMPERMEABILIZACIÓN.

• Evacuación (drenaje) de agua subterránea. Sin presión de agua soportada.

• No evacuación (desplazamiento) de agua subterránea. Con presión de agua soportada.

 

3. IMPERMEABILIZACIÓN PRIMARIA.

Siempre que sea necesario, comprende los trabajos provisionales de taponamiento, o recogida y conducción hasta drenaje de filtraciones de agua.

Tradicionalmente se han utilizado métodos como el drenaje Oberhasli, con el empleo de tubos o medias cañas, sujetos al paramento con cementos de fraguado ultrarrápido, proyección de morteros o gunita.

Foto 1. Método Oberhasli Lámina drenante - POZIDRAIN (ABG. England)

Figura 1. Método Oberhasli

Actualmente, existe una gama bastante amplia de geocompuestos de drenaje de núcleo de estructura alveolar de polietileno de alta densidad (PEAD) con geotextil de polipropileno (PP) adherido, con capacidad de descarga hasta 1,40 l/m/sec y resistencias a compresión hasta 1.000 kPa, tipo POZIDRAIN. Que son de fácil y sencilla colocación, y por tanto de baja cuantía económica con buenos resultados.

4. IMPERMEABILIZACIÓN INTERMEDIA.

Son los trabajos de proyección de hormigón o mortero, con la finalidad de sostener provisionalmente la excavación. A la vez de proteger la impermeabilización primaria, si se ha hecho por métodos tradicionales. Y también con la finalidad de regularizar y preparar el soporte donde después se va a ejecutar la Impermeabilización Principal.

La regularización del soporte, a la que no siempre se le da la importancia necesaria dado el alto coste de los hormigones proyectados, es fundamental para garantizar una buena instalación y funcionamiento posterior del sistema de impermeabilización.

Según lo indicado en la norma UNE 104 424, los requisitos mínimos que deberá cumplir el soporte son:

• No existirán irregularidades con un radio inferior a 20 cm. • La profundidad de una irregularidad no deberá ser superior a 15 cm respecto a la superficie de terminación. • En una irregularidad, la relación profundidad/extensión debe ser igual o inferior a 1/5. • Los elementos de anclaje y bulonado que sobresalgan del soporte se cortarán en su parte no funcional, tratándose según lo descrito anteriormente.

Figura 2. Requisitos mínimos del soporte

Fotos 2 y 3. Ejemplos de soporte en malas condiciones.

5. IMPERMEABILIZACIÓN PRINCIPAL.

Son los trabajos de ejecución de una membrana impermeable de cualquier tipo que garantice la estanqueidad del túnel. Hay diferentes tipos:

• Revocado o gunitado. • Revestimientos con resinas (membranas acrílicas proyectables). • Revestimiento con morteros predosificados. • Sellado de juntas de dovelas prefabricadas. •

• Revestimiento con geosintéticos. • o Colocación en lámina vista, sobre sostenimiento definitivo. • o Colocación en sándwich, confinado entre sostenimiento provisional y revestimiento de hormigón.

Foto 4. Impermeabilización con geosintéticos en sándwich

Estos últimos tipos serán desarrollados a continuación, detallando los tipos de materiales, así como su puesta en obra.

6. IMPERMEABILIZACIÓN POSTERIOR.

Son aquellos trabajos, previstos o no, complementarios de la impermeabilización principal, o bien trabajos de reparación posterior. Tales como:

• Inyecciones. • Morteros predosificados impermeables. • Revoques o gunita. • Taponamiento y sellado de grietas y juntas. • Rejuntado de mampostería. • Drenajes. • Reimpermeabilización con membranas, en lámina vista.

o Colocación en lámina vista, sobre sostenimiento definitivo.

Foto 5. Imper. con geosintéticos en lámina vista.

7. IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE CON GEOSINTÉTICOS EN TÚNELES. COLOCACIÓN EN SÁNDWICH.

7.1. DEFINICIÓN DE MATERIALES.

Los materiales utilizados en este tipo de impermeabilización pueden ser divididos en tres grandes grupos:

• Principales: • o Geotextil. • o Geomembrana impermeabilizante de PVC o POLIOLEFINAS. •

• Complementarios: • o Geocompuestos de drenaje. • o Juntas de compartimentación y remate. • o Dispositivos de inyección, drenaje e inspección. •

• Auxiliares: • o Discos de PVC o PE. • o Elementos de fijación: Clavos y cartuchos de fulminante.

7.1.1. Geotextil.

Durante la impermeabilización de túneles el geotextil asume las siguientes funciones:

Protección, el geotextil evita la perforación de la geomembrana en las aristas y puntos salientes, y facilita el deslizamiento de la misma por posibles movimientos convergentes del terreno portante.

Drenaje, el geotextil evacua el agua en su plano, para evitar la formación de subpresión y el aire hacia el drenaje longitudinal durante el proceso de hormigonado del revestimiento.

Los geotextiles a utilizar deben poseer un espesor y gramaje constante, y presentar uniformidad en cuanto a sus características a lo largo de toda su superficie. Estarán constituidos por fibras entrelazadas de origen químico-orgánico, de las que destacamos Polipropileno, por ser las que mejor comportamiento presenta en contacto con ambientes extremos de pH. La unión mecánica entre fibras del geotextil no tejido debe ser conseguida por agujeteado. Las principales propiedades de los geotextiles para este tipo de aplicación, según indica la norma UNE 104 424, son las siguientes:

 

7.1.2. Geomembranas de PVC o POLIOLEFINAS.

En este sistema de impermeabilización se emplearán geomembranas homogéneas sin armar, hechas a partir de PVC (Cloruro de Polivinilo) o Poliolefinas, pudiendo ser las últimas del tipo LLDPE (Polietileno Lineal) o VLDPE (Polietileno de muy baja densidad). Pertenecientes a la familia de los termoplásticos, obtenidas por calandrado o extrusión, y de apariencia traslúcida, opaca u opaca bicolor (con capa señalizadora).

Las dimensiones del rollo deberán ser, siempre que sea posible, de longitud similar al perímetro del túnel a impermeabilizar y el ancho máximo, que permita en todo momento su adecuado manejo. De forma que se reduzcan al mínimo el número de soldaduras realizadas en obra.

La comparación entre características técnicas de PVC y POLIOLEFINAS, y las mínimas recomendadas por la norma UNE 104 424 para este tipo de aplicación, son las siguientes:

7.1.3. Geocompuestos de drenaje.

Los geocompuestos de drenaje a utilizar en el sistema de impermeabilización de túneles serán generalmente de núcleo de estructura alveolar de polietileno de alta densidad (PEAD) con geotextil de polipropileno (PP) adherido, llegando a capacidades de descarga hasta 1,40 l/m/sec y resistencias a compresión hasta 1.000 kPa, tipo POZIDRAIN.

La función principal de estos geocompuestos es la de mejorar la capacidad de drenaje del geotextil. Siendo colocado en las zonas con afluencias de agua.

7.1.4. Juntas de compartimentación.

Las juntas de compartimentación y remate podrán ser hechas a partir de PVC o PE. De forma y dimensiones diferentes en función de los aportes de agua que se prevean tener y según su fabricante. A ser posible traslúcidas para favorecer

Figura 3. Juntas Waterstop

un mejor control de la termosoldadura sobre la geomembrana.

Su función primordial es asegurar la estanqueidad en el inicio y final de los tramos impermeabilizados. Así como generar una compartimentación de diferentes tramos a lo largo de la longitud del túnel, acotándonos un posible punto de ruptura, razón que nos beneficiará en el caso de ser necesarias labores de impermeabilización posteriores (reparaciones).

7.1.5. Dispositivos de inyección, drenaje e inspección.

Los dispositivos de inyección, drenaje e inspección se fabrican a partir de PVC o PE. De forma y dimensiones diferentes en función de su fabricante.

Estas piezas con forma de embudo y un tubo estarán unidas por termosoldadura a la membrana, para permitirnos en cualquier momento tener acceso al trasdos del hormigón de revestimiento.

Foto 6. Accesorios tipo Trumpett.

7.1.6. Discos de PVC o PE.

Los discos de PVC o PE son utilizados para la fijación de la geomembrana al soporte. Previamente serán fijados al soporte mediante fijación directa (clavo o, taco y tornillería), y posteriormente la geomembrana será termosoldada a estos.

Los discos deben ser del mismo material que la geomembrana, pero menos resistencia a ruptura que la geomembrana, a fin de evitar la ruptura de esta en el caso de generarse tensiones durante el hormigonado del revestimiento.

Los discos deben presentar una superficie de entre 50 a 60 cm2 (de 8 a 9 cm de ∅), y una superficie mínima de contacto con la membrana de 40 cm2.

7.1.7. Elementos de fijación: clavos y cartuchos de fulminante.

Los elementos de fijación actúan de forma temporal, ya que aguantarán el peso de la impermeabilización fijada al soporte, únicamente, hasta que se realice el revestimiento de hormigón definitivo.

Los clavos de fijación directa generalmente tendrán una longitud de entre 27 y 37 mm en función del tipo e irregularidades que presente el soporte. Empleándose para adaptar el geotextil al contorno del túnel, y los discos que suspenderán la geomembrana.

Foto 7. Elementos de fijación.

Los cartuchos de fulminante se emplean con las herramientas de fijación directa para fijar los clavos al soporte. Su potencia deberá estar de acuerdo con las resistencias del soporte donde vamos a fijar.

7.2. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN.

7.2.1. Puesta en obra del geotextil.

El geotextil será fijado al hormigón proyectado del soporte por medio de clavos de fijación directa con arandela. Serán aplicados los clavos necesarios para adaptarlo a la geometría del soporte.

Los paños serán colocados de manera transversal al eje del túnel. Tras la aplicación del primer paño, el segundo quedará solapado sobre el anterior en 20 cm como mínimo.

7.2.2. Puesta en obra de la geomembrana.

Previamente se colocarán los discos de PVC

o PE. La cantidad a aplicar será diferente entre la zona de hastiales y clave, teniendo en esta última una densidad mayor de discos por metro cuadrado.

Foto 8. Colocación de geotextil.

Foto 9. Colocación de discos.

La aplicación de la geomembrana se efectuará colocando los paños transversalmente al eje del túnel, sujetas a los discos anteriormente colocados por termofusión, con aire caliente y sometiendo a presión.

La geomembrana deberá quedar sin tensión, de manera que le permitirla soportar las tensiones durante el hormigonado de revestimiento. Foto 10. Colocación de geomembrana.

La aplicación de los sucesivos paños se hará de manera similar, garantizando un solape entre ellos de 8 centímetros. Para asegurar una buena ejecución de la soldadura posterior.

Foto 11. Soldadura por Termofusión.

7.2.3. Soldaduras por termofusión.

La técnica empleada es conocida como soldadura doble por termofusión con canal central para pruebas, mediante cuña o aire caliente (superior a 400 ºC) y con presión mediante rodillos para la obtención de junta estanca. En las zonas particulares de remates

o detalles, donde técnicamente no es posible realizar soldadura doble, se utilizará soldadura en banda (sencilla) con un ancho mínimo de 4 centímetros.

Las soldaduras serán comprobadas inyectando aire a presión por el canal de pruebas, previamente cerrado en sus extremos, a 2 Bar, durante 5 minutos, permitiendo durante el ensayo una pérdida del 10%, debido a la

flexibilidad de la geomembrana.

8. IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE CON GEOSINTÉTICOS EN TÚNELES. COLOCACIÓN EN LÁMINA VISTA.

Son aquellos trabajos, previstos o no, complementarios o de rehabilitación posterior, con el objeto de captar y drenar las filtraciones de agua en el túnel.

La membrana impermeable se colocará en Lámina Vista, sobre revestimiento definitivo.

8.1. DEFINICIÓN DE MATERIALES.

Los materiales utilizados en este tipo de impermeabilización pueden ser divididos en dos grupos:

• Principales:

o Geomembrana de Espuma de Polietileno (PE) Reticulado. • Auxiliares:

Foto 12. Comprobación de soldadura

• o Parches de PE reticulado. • o Elementos de fijación: Espigas.

8.1.1. Geomembrana de espuma de PE reticulado.

En este sistema de impermeabilización se emplearán láminas de espuma de polietileno (PE) reticulado, unida en una sus caras a una rafia de refuerzo, y en la otra cara a un film de protección.

Gracias a la estructura molecular de PE, la absorción de agua es prácticamente nula, evitándose cualquier tipo de filtración. De manera que se puede drenar el agua, circulando entre el trasdós de la lámina y el revestimiento. Siendo conducida hasta las canalizaciones o drenes al pie de los hastíales.

Además, debido a su bajo coeficiente de conductividad térmica (en torno a 0,039 W/mºK) proporciona un buen aislante térmico. Eficaz para prevenir la formación de hielos, en zonas próximas a emboquilles de túneles de alta montaña.

Una de sus características más importantes a tener en cuenta a la hora de seleccionar la membrana, debe ser su clasificación de reacción al fuego. Debiendo el conjunto de lámina, rafia y film, alcanzar cuanto menos la EUROCLASE tipo Bs1d0, según norma UNE EN 13501-1:2002. Dado que esta lámina quedará expuesta en el túnel, y estaría en contacto directo con un posible incendio.

8.1.2. Parches de PE reticulado. tipo Hilti ID2/4). Evitando así problemas de oxidación y riesgos de desprendimiento.

Los parches de PE reticulado, son piezas      circulares de unos 12 cm de Ø cortadas a      troquel de la misma geomembrana, que se      emplearán para tapar todos los elementos de      fijación que no queden cubiertos con los      solapes, o para reforzar el remate de      elementos salientes de anclaje de      instalaciones.

8.1.3. Elementos de fijación: Tacos o Espigas.

Como elementos de fijación se emplearán fijaciones mecánicas aplicadas a tiro mediante pistola Hilti DX (clavo tipo Hilti X­SW30ZF37) y tacos espigas de polipropileno alojadas en taladro de 8 Mm. de Ø (espiga

Foto 13. Parches PE y espigas de fijación.

 

8.2. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN.

La aplicación del sistema podrá ser llevada a cabo en toda la longitud del túnel, o únicamente en los tramos donde se hayan detectado filtraciones. Será conveniente en este segundo caso, iniciar la colocación tres o cuatro metros antes de la zona donde se detectan las filtraciones, especialmente en los túneles con pendiente longitudinal.

La colocación de las láminas se efectuará posicionando los paños transversalmente al eje del túnel. Generalmente aplicando primero una media sección, desde clave hasta hastial. Y posteriormente completando con la media sección opuesta.

Fuente: Manual de túneles y Obras Subterráneas. Ed. López Jimeno.

8.2.1 Puesta en obra de la geomembrana.

El fijado se hará sobre la membrana mediante el empleo de clavos y espigas, Con una densidad media de 4 Ud/m2 (mayor densidad en clave y menor en hastíales), con el objeto de adaptarla perfectamente al soporte, sin que queden bolsas o irregularidades. Y garantizando al mismo tiempo su estabilidad, ya que esta fijación deberá ser definitiva y duradera en el tiempo.

Foto 14. Fijado de membrana. Foto 15. Colocación de espigas de fijación.

Las siguientes láminas se colocarán empleando el mismo procedimiento, solapándolas con la anterior 10 cms. E intentando cubrir la primera fila de los elementos de fijación de la lámina anterior.

Finalmente se efectuarán las soldaduras de los solapes por termofusión, y se cubrirán todas las fijaciones que no hayan quedado tapadas por los solapes, con parches del mismo material.

Foto 16. Soldadura de parches por termofusión. Foto 17. Soldadura de solapes por termofusión.

8.2.3. Sellado de inicio y final de tramos impermeabilizados.

Como se ha indicado anteriormente, la lámina de impermeabilización está fijada por puntos mediante los anclajes descritos, no estando adherida al soporte. El paso de vehículos, trenes,… provoca un efecto de succión. Que sobre todo, incide en el inicio y final de cada tramo impermeabilizado. Pudiendo llegar a romper o descolgar tramos de lámina.

En estos casos debe llevarse a cabo el sellado del inicio y final de cada tramo impermeabilizado. Aplicando un perfil de remate conformado por chapa de aluminio de espesor 1,5 mm., con pliegue

longitudinal central al objeto de recibir y anclar la lámina. Fijado al soporte mediante doble costura de anclajes; uno cogiendo chapa y lámina, y el otro solo chapa. Los anclajes serán del tipo Hilti HRD cada 300 Mm., al tresbolillo. Y sellado con cordón de masilla de poliuretano tipo Sikaflex 11FC o similar.

Foto 18. Sellado de inicio y final de tramos.

Impermeabilidad y protección De Obras de construcción

1.0 INTRODUCCION

La impermeabilización y protección contra la humedad de obras de construcción constituye, desde hace algún tiempo, un tema de especial preocupación tanto en nuestro país como en el mundo entero.

La presencia de agua, en la estructura, produce alteraciones importantes de sus características físicas e incluso mecánicas que significan anualmente cuantiosas pérdidas de recursos para las empresas y el país.

Para visualizar estas alteraciones basta recordar la dependencia que existe entre la aislación térmica y el contenido de humedad del material aislante, el efecto de los ciclos hielo deshielo, o los daños por incorporación de sales agresivas disueltas.

Algunas de estas sustancias agresivas, pueden ser sales contenidas en el suelo en contacto con las fundaciones, como por ejemplo el sulfato de calcio y de magnesio, o bien gases agresivos, como son el exceso de anhídrido carbónico y el dióxido o trióxido de azufre (SO₂ y SO₃), producidos por el insumo de combustibles fósiles como el petróleo y el carbón.

El dióxido y trióxido de azufre, normalmente presentes en la atmósfera de ciudades altamente contaminadas, al combinarse con el agua lluvia, dan origen a las conocidas lluvias ácidas, por formación de ácido sulfúrico, que reacciona con los conglomerantes alcalinos de acuerdo al siguiente esquema de ataque:

· El ácido disuelto en el agua penetra en la estructura donde combina con la cal de hidrólisis generada en las reacciones de hidratación del cemento.

Aglomerante alcalino + ácido Þ sal + agua

· Cuando la concentración de sulfato de calcio, en la solución intersticial, es suficientemente elevada se combina con los aluminatos hidratados del cemento formando una sal de sulfoaluminato de calcio hidratado de carácter fuertemente expansivo, denominada ettringite o sal de Candlot, que es capaz de disgregar la estructura del hormigón o mortero atacado.

Por otra parte la presencia de concentraciones elevadas de CO₂ atmosférico, puede provocar una paulatina disminución de la alcalinidad de los compuestos cementicios, debido a la transformación del hidróxido de calcio Ca(OH)₂ en carbonato o bicarbonato de calcio, este último soluble en agua. La consecuente reducción del PH de la pasta de cemento, por efecto de la transformación indicada, elimina la protección básica generada sobre las armaduras por el ambiente altamente alcalino, facilitando el inicio del fenómeno de oxido reducción (corrosión), en presencia de agua y oxígeno.

Figura Nº 1

Independientemente del ataque químico indicado, la presencia de humedad en muros y losas, altera su capacidad de aislación térmica y facilita la proliferación de hongos y bacteria, produciendo las características manchas negras en el interior de las viviendas, lo que afecta directamente su habitabilidad.

Finalmente la penetración de agua al interior de materiales porosos, como ladrillos, morteros u hormigones, puede disolver las sales solubles contenidas en los poros abiertos, produciendo manchas, generalmente de color blanco, conocidas como eflorecencias

Figura Nº 2

El incremento sostenido de la contaminación en las grandes ciudades, ha obligado, en los países de mayor desarrollo, ha invertir enormes sumas en la reparación y protección de estructuras afectadas por el ataque de atmósferas agresivas, por lo que el problema ha adquirido una gran relevancia a nivel mundial.

A este respecto, ha partir del congreso de Durabilidad de las estructuras de hormigón, realizado en Padua en octubre de 1987, se han realizado numerosos trabajos de investigación, los que han permitido un mejor conocimiento de los mecanismos de ataque de los gases agresivos y han propuesto distintas alternativas de protección. Todas las alternativas de solución presentadas apuntan a la disminución de la permeabilidad al agua y gases de las superficies expuestas de las estructuras, como factor determinante de su durabilidad.

En nuestro país, los problemas de impermeabilidad y protección de las estructuras representan un serio problema no resuelto, que afecta tanto a las empresas como a los usuarios de las obras. Por este motivo, PROCRET Ltda, ha destinado una parte importante de sus recursos al desarrollo de una línea de productos que constituye un aporte importante en la búsqueda de alternativas económicas y confiables, para la impermeabilización y protección de estructuras.

2.0 MECANISMOS DE PENETRACIÓN DEL AGUA

Los principales mecanismos que conducen a la absorción de agua por parte de un material son los siguientes:

· Absorción por capilaridad

· Permeabilidad al agua de escurrimiento superficial, subterránea o de depósitos.

· Condensación capilar

2.1 Absorción por capilaridad

Todos los materiales de construcción absorben agua a través de sus capilares abiertos. Esto ocurre principalmente en superficies expuesta como fachadas y en los muros de fundación, no impermeabilizados, en contacto con el terreno.

El mecanismo de absorción de agua por capilaridad es muy eficiente, permitiendo incorporar a la estructura, en algunos casos, incluso varios litros por hora.

Como se sabe, la velocidad y volumen del agua absorbida es directamente proporcionales al radio de los capilares y la altura que alcanza el agua en su interior es inversamente proporcional a dicho radio, lo que puede expresarse por la relación:

H=

2t cos α

H =

r q g

Donde: H = altura del líquido capilar

t = tensión superficial Nm^-1

a = ángulo de contacto entre líquido y pared capilar

r = radio del capilar en m

q = densidad del líquido

g = aceleración de gravedad 10 m/seg²

Considerando que un material poroso el ángulo de contacto tiende a 0, cos a tiende a 1 y aceptando como densidad del agua 1 kg/l se tiene

H = 0,000015/ r para H y r en m

O bien

H = 15/r para H y r en mm

Por otra parte la absorción capilar se mide a través del coeficiente de absorción, cuyo valor está determinado por la pendiente de la curva que se produce al graficar la absorción de agua, de una superficie porosa, en función a la raíz cuadrada del tiempo de exposición.

Donde:

Cw= coeficiente de absorción expresado en kg/m² h^0,5

W= Masa de agua absorbida por m² de superficie expuesta.

t = tiempo en horas

Experimentalmente el coeficiente de absorción puede ser determinado de acuerdo a la norma DIN 52617E.

Para protección de fachadas y paramentos verticales pueden establecerse los siguientes valores límites de referencia.

Cw £ 2,0 kg/m² h^0,5 para tratamientos inhibidores de absorción de agua.

Cw £ 0,5 kg/m² h^0,5 para tratamientos hidrorepelentes.

2.2 Permeabilidad

La presión de agua, incluso cuando es muy reducida, fuerza la penetración del agua a través de los capilares de mayor diámetro y poros abiertos, permitiendo su paso al interior de las estructuras.

No obstante lo anterior, los numerosos ensayes realizados, han demostrado que la penetración de agua a través de elementos de hormigón de alta resistencia, con dosis de cemento iguales o superiores a 300 k/m³ y relaciones A/C inferiores a 0,5, es bastante lenta y reducida, ya que difícilmente alcanza los 5 a 6 cm, incluso con una presión hidrostática relativamente elevada. En estos casos la permeabilidad de la estructura se produce principalmente a través de puntos de discontinuidad, tales como fisuras, grietas, nidos, hormigones poco compactos y juntas de hormigonado mal ejecutadas.

Figura Nº3

La permeabilidad de un material sometido a una cierta presión de agua, generalmente se mide a través del coeficiente de permeabilidad k ,determinado por la relación propuesta por D’Arcy.

Donde: Q = Gasto en régimen constante cm³/s

A = Area de la sección expuesta al agua cm²

H = Altura de la columna de agua que ejerce presión

E = Espesor del elemento sometido a presión hidrostática

K_h = Coeficiente de permeabilidad cm/seg

2.3 Absorción por condensación

El proceso de precipitación del vapor de agua en la atmósfera cuando se encuentra saturada recibe el nombre de condensación. Esta condensación ocurre cuando el aire a una determinada temperatura contiene una cantidad de agua, en forma de vapor, superior a su capacidad de retenerla (punto de condensación).

Para una mejor comprensión del problema recordemos que el aire atmosférico esta compuesto por una mezcla de nitrógeno, oxígeno, vapor e agua y otros gases, en menores proporciones, como por ejemplo anhídrido carbónico. La masa de vapor de agua por unidad de volumen, contenida en la atmósfera, se denomina humedad absoluta.

Por otra parte la presión total ejercida por la mezcla de gases, presente en la atmósfera, es equivalente a la suma de las presiones parciales ejercidas por sus componentes, por lo que cada uno de los gases de una mezcla actúa con independencia de los demás.

De lo anterior resulta evidente que la presión parcial del vapor de agua atmosférico, a una determinada temperatura, no puede ser mayor a la presión de vapor de agua a dicha temperatura, por lo que si estas presiones se igualan necesariamente parte del agua contenida en la atmósfera se condensa.

La razón entre la presión parcial y la presión de vapor del agua a una determinada temperatura se denomina humedad relativa y se expresa en porcentaje.

HR= presión parcial del vapor e agua presente x 100

Presión de vapor a la misma temperatura

El fenómeno descrito, dentro de los capilares estrechos de los materiales de construcción, se produce antes de alcanzar la presión de saturación, de acuerdo a una ley estudiada por Kelvin que establece que, a menor diámetro de capilares corresponde un menor porcentaje de HR de saturación, como por ejemplo en capilares de diámetro inferior a 5m donde la condensación se produce con una humedad relativa del 75%.

La condensación de agua a menor presión parcial, en el interior de los capilares finos contenidos en un material poroso, se debe a la presencia de energía disponible en las paredes capilares, producto de la falta de moléculas vecinas, la que genera fuerzas de atracción (fuerzas de Van Der Walls) que actúan sobre las moléculas de agua, en contacto o muy próximas a la superficie interna de los capilares, incrementando su presión parcial de vapor.

El mecanismo de condensación capilar descrito determina la humedad de equilibrio propia de un material y depende de la cantidad y diámetro de capilares que este tenga. Este valor, conocido como higroscopicidad, puede verse alterado por la presencia de sales solubles que aumentan la humedad de equilibrio de un determinado material. De acuerdo con lo anterior, un material debe considerarse seco cuando contiene la humedad de equilibrio correspondiente al ambiente en el que está inmerso.

Como la humedad de equilibrio depende del ambiente que rodea los materiales utilizados y ésta necesariamente varía con los cambios climáticos estacionales, los elementos expuestos, como en el caso de fachadas, deben permitir el intercambio de vapor, propiedad que se conoce como difusión de vapor y que resulta fundamental en la protección de superficies expuestas.

A este respecto la teoría de Künzel establece que una fachada o superficie expuesta a la intemperie estará protegida cuando su capacidad de difusión de vapor supera la capacidad de absorción de agua.

2.4 Protección e impermeabilización

El incremento de la construcción en altura, producido por la necesidad de un mayor número de viviendas y el aumento del costo de los terrenos en zonas urbanas, ha generado la necesidad de proteger mayores superficies expuestas a la absorción de agua, como por ejemplo; terrazas, techos planos y subterráneos.

Para cubrir esta necesidad actualmente existen un número importante de alternativas de protección e impermeabilización las que pueden clasificarse de acuerdo a los siguientes criterios:

a) Productos para protección de parámetros expuestos que no estén sometidos a presión hidrostática.

b) Productos impermeabilizantes capaces de resistir presión hidrostática

Dentro de esta clasificación, para una adecuada elección del tipo de producto a utilizar en la protección de fachadas y paramentos verticales expuestos, dentro de la vasta gama de revestimientos y pinturas impermeables que ofrece el mercado, es necesario considerar su capacidad de difusión de vapor, a fin de no alterar la habitabilidad de los recintos en contacto con el paramento protegido.

Por otra parte los productos impermeabilizantes capaces de resistir presión hidrostática disponibles, pueden clasificarse de acuerdo a distintos criterios entre los cuales:

1.- Según el material con que están constituidos; asfaltos, acrílicos, polietileno, PVC y otros.

2.- Según su elasticidad; rígidos, semi elásticos y elásticos.

3.- Según su adherencia a la base; adheridos o flotantes

4.- Según su forma de aplicación; láminas prefabricadas adheridas o flotantes, láminas de formación en sito, productos que impermeabilizan por formación de cristales que sellan los poros abiertos, y productos impermeabilizantes incorporados al material, generalmente hormigón, durante su elaboración.

Cada uno de los tipos de impermeabilización descritos presenta ventajas y desventajas que pueden resumirse brevemente como sigue:

· El uso de láminas prefabricadas tiene la ventaja de un espesor y características constantes pero su colocación requiere de uniones soldadas por termofusión, lo que incrementa la posibilidad de fallas, producidas por errores de ejecución y a las tensiones generadas por la contracción del material al enfriarse, sobretodo en la materialización de retornos en los encuentros con muros, ductos y pasadas, debido a las dificultades de ejecución que estos puntos presentan. Por otra parte estas láminas son generalmente degradables cuando no están protegidas, producto de la oxidación por exposición a la radiación solar, la que, en las láminas asfálticas y PVC, entrega la energía suficiente para romper los enlaces poliméricos, generando radicales libres que se combinan con el oxigeno formando cadenas cortas, lo que se traduce en una pérdida progresiva de su elasticidad.

· Otra consideración, que debe tenerse presente respecto a las láminas asfálticas, es su baja resistencia al ataque de solventes y ácidos orgánicos débiles, lo que limita su utilización, sin protección, en muros en contacto con suelos que contengan materias orgánicas o superficies expuestas a derrames de solventes orgánicos como bencina y aceites, entre otros.

· Las láminas de formación en sito, elaboradas sobre la base de emulsiones acrílicas, como los acrilatos de estireno, en general presentan una buena resistencia a la radiación ultravioleta y envejecimiento, debido mayor aporte de energía necesario para romper los enlaces iónicos de estos tipos de polímeros, son resistentes a los ácidos orgánicos débiles y además permiten resolver, en forma simple, los puntos singulares, incluso con encuentros complejos. Tienen el inconveniente de requerir un estricto control de aplicación, ya que el espesor de la lámina depende del aplicador y el método utilizado, lo que puede traducirse en la existencia de puntos con espesores variables e incluso insuficientes, aumentando la probabilidad de dejar poros abiertos, que pueden provocar filtraciones puntuales. Por este motivo la aplicación de estas membranas debe realizarse siempre en dos o mas capas, que minimicen la posibilidad de coincidencia de poros, siendo recomendable su aplicación con pistolas de proyección, ya que este procedimiento permite lograr espesores más uniformes y reduce el riesgo de formación de poros por defectos de colocación.

· La elasticidad del material utilizado es otro factor relevante a considerar en la elección del producto adecuado para cada caso. A este respecto es necesario hacer presente que el uso de impermeabilizantes rígidos, en base a morteros, cemento modificados, o sellantes de superficie, en estructuras sometidas a deformaciones es una de las causas recurrentes de fallas de la impermeabilización colocada.

· De lo anterior resulta evidente la necesidad de conocer el grado de elasticidad del producto utilizado y compararla con la deformación que pueda tener la estructura, sobretodo si es probable que se generen fisuras después de aplicada la impermeabilización o bien si existen fisuras activas, cuya abertura y movimiento debe ser absorbido por la impermeabilización a utilizada. En este aspecto, el uso de láminas flotantes permite independizar la impermeabilización del substrato evitando el reflejo de fisuras, pero tiene el inconveniente de que posibles las fallas puntuales, producidas por defectos en las uniones soldadas o por indentación del material colocado, son difíciles de localizar, debido a que el agua se acumula bajo la impermeabilización, por lo que las filtraciones pueden aparecer a varios metros del punto de falla en cualquier dirección y un problema puntual puede comprometer toda la zona impermeabilizada.

· Resumiendo lo expuesto puede concluirse que el éxito de una impermeabilización depende fundamentalmente de la elección de un producto adecuado al comportamiento de la estructura en servicio, de su ubicación, de la protección considerada y de la realización de un proyecto de impermeabilización que resuelva los puntos singulares, propios de cada obra, considerando las características del material elegido.

Menbranas Liquidas

Como resultado de la constante investigación y la mejora continua en sus productos, Sika S.A., fabricante de productos químicos para la construcción y especialista en aportar soluciones concretas, duraderas y de fácil puesta en obra, ha introducido una nueva tecnología para el sector: las membranas líquidas, sistema llamado Sikalastic 445.

Esta innovación permite, gracias a su consistencia líquida y su posterior formación a membrana de alta elasticidad, solucionar elementos de compleja geometría, asegurando total impermeabilidad y estanqueidad, en áreas donde no es aplicable de forma fácil y eficiente los sistemas preformados (membranas asfálticas u otros materiales sintéticos).

Su resistencia a los rayos UV y consistencia final, similar a una goma, permite quedar expuesta a la intemperie, como en el caso de losas de cubierta en edificaciones, capaces de soportar el tráfico producido para las mantenciones propias que se ejecutan en los edificios. Por otro lado, su capacidad de quedar 100% adheridas a la losa o muros de hormigón, permite detectar y reparar fácilmente cualquier falla, pues no tiene un carácter flotante como son otros sistemas preformados.

El sistema Sikalastic 445, combinado con Sikafloor Parcking Deck CL, también de base poliuretano con propiedades flexo elásticas, permite configurar una carpeta de rodado en 2 a 3 milímetros, capaz de soportar, por ejemplo, el tráfico de vehículos en estacionamientos. Este sistema posee mayores ventajas de costo y seguridad que el sistema compuesto de Primer asfálticos, membranas asfálticas y posterior pavimento asfáltico, dado que este último requiere levantar grandes áreas de pavimentos para detectar una falla y realizar la reparación.