Patologies dels sostres amb ciment aluminós La problemàtica de les biguetes de formigó amb ciment aluminós respecte les de ciment portland

Tot i que ha passat molt temps des de l’aparició del formigó amb ciment aluminós, encara és habitual esgarrifar-se cada cop que escoltem la paraula “aluminós”. Però que succeeix actualment amb aquests tipus de formigons? Són tan especials en comparació amb el tradicional formigó de ciment portland?

El ciment és un conglomerant hidràulic artificial de naturalesa inorgànica, que gairebé mai s’empra sol. Combinat amb aigua i àrids forma una barreja mal·leable i plàstica que s’anomena formigó. Així, quines són les principals diferències entre els dos ciments?

La composició química

Mentre el ciment portland s’obté de la polvorització del clínquer de portland i l’addició de guix, el ciment aluminós es fabrica mitjançant la barreja i posterior molat de pedra calcària i bauxita. El preu també era diferent, el formigó amb ciment Portland tenia un preu més ajustat, en canvi l’aluminós era molt més car, perquè presentava complicacions en la seva fabricació, pels forns especials amb altes temperatures.

En canvi, en la posada en obra i execució, els dos formigons eren molt similars, ambdós necessitaven semblant quantitat d’aigua per la hidratació, barreges d’agregats i una maquinària similar.

Així doncs, perquè es va començar a comercialitzar el formigó amb ciment aluminós si a simple vista no hi havia diferències substancials i era més car que el de portland?

  • Assoleix una elevada resistència amb un temps molt reduït. A les 24 hores de la seva execució adquireix valors similars al ciment portland als 28 dies.
  • S’executa amb facilitat a baixes temperatures.
  • Resisteix altes temperatures. Si aquest ciment és barrejat amb agregats, forma formigons refractaris, capaços de suportar temperatures superiors als 1.900ºC.
  • Resisteix els àcids, sulfats i aigua marina. Els formigons amb ciment aluminós es veuen afectats també per ambients àcids, però a diferència dels formigons convencionals, els que contenen ciment aluminós poden resistir la corrosió provocada per àcids de pH menors que els formigons convencionals.

El ciment aluminós presentava nombrosos avantatges, que compensaven el seu alt cost, introduintse paulatinament en els sistemes constructius del nostre parc edificatori dels anys 50 i 60. Però aquest material no només gaudia de grans qualitats, el pas del temps li anava en contra.

El primer que s’ha d’inspeccionar és la possible localització de fallida per resistència, a través d’observació de fissures per flexió i tallant

 

Les reaccions d’hidratació

Mentre el formigó portland conté un ciment amb la presencia de calç (Ca(OH)2), el ciment aluminós té hidròxid d’alumini (Al (OH)3). Aquests ciments és recomanable que no estiguin sotmesos a temperatures superiors a 30º, ja que a partir d’aquesta temperatura el ciment té més probabilitats de reacció. Una prova d’això és la diferència de patologies sorgides a França i Espanya, on ambdós països van utilitzar habitualment aquest formigó. Hi ha altres estudis que indiquen que la quantitat d’aigua en la seva execució també intervé en aquesta transformació. En aquests casos, la reacció d’hidratació canvia i s’obté la formació de cristalls cúbics i una major producció d’Al (OH)3, provocant una reducció del seu volum i per tant un augment de porositat; així com una disminució de la seva resistència. La producció de carbonats càlcics i hidròxids d’alumini origina al mateix temps una reducció del seu pH, que facilita la corrosió de l’acer, i genera òxids expansius que poden ocasionar fissures en el recobriment de les biguetes de formigó armat.

Assaig en ciment aluminós. Fotografia de Header Picture durabilidad del cemento de aluminato de calcio.

Aquesta pèrdua de resistència transcorre però, durant els primers 10 anys de vida, passats aquests, la resistència ja no minva més, això sí, el problema de la porositat i la reducció del pH hi persisteix. No obstant, aquesta problemàtica vinculada a la humitat la pateixen molts altres materials estructurals, com l’acer i la fusta, així com el formigó amb ciment portland que a més a més, també presenta problemes de carbonatació, que comporta igual que en el ciment aluminós, una baixada de pH i una possible corrosió de l’armat.

Les reaccions d’hidratació

Tenint en compte l’actual estabilitat del formigó amb ciment aluminós respecte a la possible reducció de la seva resistència, aquest comprèn una problemàtica similar al convencional portland:

El primer que s’ha d’inspeccionar és la possible localització de fallida per resistència, a través d’observació de fissures per flexió i tallant. Aquesta patologia però, és poc habitual, obtenint així la màxima problemàtica en la corrosió de l’armat de les biguetes. És aquí on actualment recau la màxima incertesa de la estabilitat de les biguetes.

La prospecció de l’armat

A partir d’una anàlisi acurada de les biguetes que podria consistir en una inspecció visual, un reportatge fotogràfic, realització de cales, descripció dels armats i proves de laboratori sobre les propietats mecàniques i químiques si escau, es poden designar diferents resultats en la possible reducció de la secció (vegeu l’article: El Règim Elàstic 0, de Josep M. Genescà i Marcel Cruells):

Pèrdua de seccióGravetatActuacióObservacionsFotografies
>40%Molt greuSubstitució total o funcionalLa bigueta ha perdut les seves propietats principals i ha de ser substituïda per un altre sistema estructural
10%-40%GreuSubstitució funcional o reforç puntualHan disminuït les propietats de la bigueta, tenint que reforçar-les en les xones malmeses. En certs casos, per execució, la solució es simplifica i es realitza també la substitució funcional.
<10%LleuActuacions preventivesÉs necessari el sanejament de la bigueta i actuacions en el recobriment per garantir l'augment de durabilitat d'aquesta.

Les actuacions en biguetes deteriorades per corrosió

Tal com s’ha indicat en el quadre anterior, les possibles solucions a realitzar divergeixen entre substitució funcional, reforç estructural i actuacions preventives. La substitució completa de sostres és molt poc habitual, a causa del seu elevat cost, de la possible incompatibilitat en l’obra i de la manca d’arriostrament del conjunt durant l’execució. També cal recordar la necessitat de passivar l’armat existent en totes les actuacions, ja que millora considerablement la durabilitat de l’element.

Actuació Descripció Fotografies i detalls constructius
Substitució funcionalCol·locació d'una nova bigueta sota l'existent per a garantir l'estabilitat. La tria de l'element de substitució és divers i pot radicar entre un perfil metàl·lic estandarditzat fins a un inventat pel mateix tècnic.
Col·locació de làmina de fibra de carboni sota bigueta existent, substituint la funció de l'armat inferior. La capacitat portant a tracció augmenta amb escreix. En cas que la bigueta tingués més lesions en deformació o resistència s'aconsella l'embolcall d'aquesta. No és mai recomanable la col·locació d'aquest tipus de material a la part superior del sostre, ja que la seva principal propietat és la resistència a tracció.
Reforç estructural Augment de l'armat i col·locació de nou recobriment amb morter estructural. Aquesta solució implica una gran complexitat d'execució sobretot en les connexions de la bigueta amb la biga o paret. Tot i així, -garanteix que la bigueta reparada tingui el menor augment de secció de totes les solucions.
Platina d'acer amb connectors a bigueta de formigó, que produeix l'absorció de les sol·licitacions a tracció de la bigueta. La complexitat de la solució recau en la connexió de la platina i el formigó, ja que l'adherència del connector té una durabilitat acotada.
Actuacions preventivesSanejament de la zona deteriorada, amb posterior passiva i col·locació de morter estructural sense retracció. En el cas que les biguetes es localitzessin en zones humides, és aconsellable que aquest morter també tingui propietats impermeabilitzants, per augmentar la durabilitat de l’element estructural

Complexitat en les solucions

En el cas de la substitució funcional, hi ha un problema en concret que requereix d’estudi específic. Quan el sistema estructural vertical sigui de parets de càrrega de maçoneria o fàbrica de maó, la seva connexió implica la part menys racional de la intervenció. A causa de la complexitat de recolzament la unió es realitza a través de tacs químics, produint a la paret moment flectors que anteriorment no actuaven. Si l’edifici presenta un dèficit d’arriostrament es pot adoptar, com a suport dels perfils, un recolzament continu que lligui les diverses parets.

Pel que fa al reforç estructural, la complicació en les unions, així com en els connectors, produeix que majoritàriament la solució final escollida sigui la de la substitució funcional, tal com es realitza amb una gravetat molt greu.

Foto:R.Lapuente

Nota de l’editor

Aquest article va ser publicat originàriament a L’Informatiu número 347 de febrer de 2016.

Sobre l’autor

Gemma Muñoz

Arquitecta, arquitecta tècnica i professora de La Salle Arquitectura Més articles de l'autor

Deixa un comentari