23 Feb 16

El papel del concreto en la construcción de puertos

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Los puertos son quizá una de las infraestructuras clave para el desarrollo comercial y económico de cualquier país. En Colombia contamos con diez zonas portuarias, ocho en la zona Caribe y dos en el Pacífico, donde se mueven cerca de 302 millones de toneladas al año (MTA), distribuidas así:

  • Cartagena: 89 MTA
  • Morrosquillo: 65 MTA
  • Santa Marta: 62 MTA
  • La Guajira: 36 MTA
  • Buenaventura: 30 MTA
  • Barranquilla: 15 MTA
  • Tumaco: 2.6 MTA
  • Turbo: 1.5 MTA
  • San Andrés: 0.6 MTA

el papel del concreto

Estas estructuras permiten facilidades en el comercio exterior y son aliados para exportadores, importadores y el Gobierno Nacional. El desarrollo de estructuras portuarias en el país permitirá el crecimiento y desarrollo del mismo. De ahí la importancia de generar una infraestructura durable y eficiente frente a las acciones ambientales a las que estará sometida durante su servicio o vida útil. El concreto juega un papel fundamental para lograr la conservación de la infraestructura.

Los concretos utilizados para la construcción de puertos están sometidos a la agresividad del ambiente marino:

  • Humedad.
  • Altas temperaturas.
  • Humedecimiento y secado.
  • Ataque de cloruros.
  • Ataque de sulfatos.
  • Ataques mecánicos.
  • Erosión/abrasión.
  • Reactividad álcali agregado.

el papel del concreto

el papel del concreto

Etapa inicial, ataque de cloruros.

 

el papel del concreto

Ataque de sulfatos y oxidación del acero de refuerzo.

 

Por tanto, al elegir el tipo de concreto a utilizar en un proyecto deben tenerse en cuenta las condiciones estructurales, medioambientales y vida útil del proyecto, de acuerdo al tamaño e importancia del mismo.

Figura 1. NTC 5551 Vida útil de las estructuras

Figura 1. NTC 5551 – Vida útil de las estructuras

 

el papel del concreto

Tabla 5.1 EHE-08 – Ministerio de Fomento de España.

Vemos que, según el Ministerio de Fomento de España, la vida útil para estructuras de importancia alta no debe ser menor a 100 años.

 

Especificación de concretos para puertos

 

Para conseguir un proyecto durable se debe realizar una buena y clara especificación de los concretos que se utilizarán en la estructura. Cada proyecto tiene condiciones y requisitos particulares que deben ser validados con anticipación.

1. Especificación: Realizar ensayos para determinar el tipo de agresión al que estará sometido el concreto.

  • Marco normativo (nacional o internacional).
  • Características de los materiales a utilizar.
  • Desempeño del concreto.

2. Diseño: De acuerdo a los requisitos previamente establecidos se deben realizar los diseños de mezcla que cumplan con el desempeño indicado:

  • Tipo de materiales, especificación, desempeño.
  • Proporciones.
  • Dosificación.

3. Colocación: Implementar una correcta colocación del concreto es parte vital para lograr un buen desempeño. No se obtienen buenos resultados solo con usar un diseño de concreto adecuado, si éste no es colocado correctamente se puede echar a perder todo el trabajo realizado hasta este paso.

  • Consolidación.
  • Protección y curado.

4. Medición: es importante que las especificaciones del concreto sea medibles y cuantificables, especificar simplemente “baja permeabilidad” o “resistente al ataque de cloruros y sulfatos” no es suficiente para definir las características particulares del concreto. Se deben realizar ensayos para determinar el comportamiento de los concretos de acuerdo al ataque al que estarán sometidos. Generalmente esos ensayos pueden tardar más tiempo que los realizados para proyectos convencionales, pueden ser ensayos de 6 meses o hasta de 1 año.

 

Características del concreto

 

Las siguientes son algunas de las características que puede tener el concreto para aumentar la durabilidad frente al ambiente que generalmente tenemos en los puertos. Dependiendo del tipo de proyecto y del ciclo de vida del mismo pueden especificarse una o varias y en rangos distintos.

  • Contenido de ion cloruro: consiste en la sumatoria de ion cloruro aportado por cada ingrediente del concreto, expresado como porcentaje del peso del cementante. Un contenido alto de ion cloruro puede acelerar el proceso de oxidación del acero de refuerzo. Concreto reforzado: 0.15.

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  • Permeabilidad al agua – NTC 4483: Este ensayo permite identificar la profundidad de penetración de agua a través del concreto en un periodo determinado; el agua puede, en algunas ocasiones, conducir agentes agresivos disueltos en ella que pueden ocasionar daños en el interior del concreto. Para bajar la permeabilidad es posible bajar la relación agua/cemento, o utilizar cementantes suplementarios que reduzcan la red de poros capilares por su alta finura.

el papel del concreto

  • Permeabilidad a cloruros – ASTM1202-97: Permeabilidad baja entre 1000-2000 coulombs. Este ensayo determina la conductancia eléctrica para establecer una relación rápida de la resistencia a la penetración de ion cloruro en el concreto.

el papel del concreto

  • Uso de cementantes suplementarios: El uso de estos materiales permite obtener muchas ventajas en la producción de concretos durables para puertos, no solo desde el punto de vista de sostenibilidad, sino desde el desempeño de estos concretos en la estructura. Permiten bajar permeabilidad al agua y penetración de cloruros, dependiendo de la dosificación que se incluya.
    • Cenizas volantes.
    • Escoria.
    • Metacaolin.
    • Humo de sílice.
    • Puzolana.

    Es importante verificar cuáles cementantes suplementarios están disponibles en la zona.

  • Aumento de recubrimiento, protección de acero: esto sirve como protección física del acero de refuerzo al ingreso de cloruros al concreto a través del agua. El tiempo necesario para que los iones cloruro alcancen una barra de acero que tiene un recubrimiento de 5 cm es cuatro veces más que una que tiene solo 2.5 cm de recubrimiento de concreto; el ACI 318, Capítulo 7.7.6 indica que para concretos expuestos a ambientes corrosivos el recubrimiento no debe ser menor que 2 – 2.5”. Hasta los concretos con baja permeabilidad tienen penetración a cloruros y carbonatación en la superficie.
  • Uso de Aditivos complementarios:
    • Inhibidores de corrosión: actúan para prevenir la corrosión en presencia de iones cloruro.
    • Hidrófugos: pueden reducir el ingreso de humedad. No son tan eficientes a largo plazo, según el manual ACI 222.
  • Uso de Fillers: este tipo de materiales actúa como llenado, ocupando vacíos entre los materiales más gruesos en la mezcla de concreto.
  • Reducir la relación agua/material cementante: Según el titulo C capítulo 4 de la NSR-10, la relación a/mc para concretos expuestos a ambientes marinos no debe ser mayor de 0.4. Disminuir la relación a/mc reduce significativamente la penetración a cloruros y la permeabilidad al agua.
  • Inclusión de aire: incluir aire en la mezcla de concreto reduce la interconexión de poros capilares producidos por la exudación del agua de amasado, por lo tanto reduce la permeabilidad, además de ayudar a reducir la exudación.

 

el papel del concreto

Como mencionamos en el artículo, especificar un concreto para puertos no implica tan solo mencionarlo en las especificaciones y que éstas sean producto de investigaciones y ensayos. Siempre ponga cifras y valores que determinen cuáles son las características con las que debe cumplir un concreto, ya que de esto depende la vida útil de la estructura y, por lo tanto, la competitividad del país.

Como reflexión final tres frases que debemos tener en cuenta:

  • La durabilidad de la estructura debe estar incluida en el diseño de la misma.
  • Las especificaciones deben ser cuantificadas y deben ser producto de valorar el ambiente al que estará expuesta.
  • La elección de un buen producto debe ir muy bien acompañado de una correcta colocación.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.


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Sobre el autor

Karina Zambrano Ingeniera Civil Ciudad: Barranquilla País: CO

Ingeniera Civil, de la Universidad Nacional de Colombia sede Manizales (2007), Especialista en Vías y Transporte también de esta Universidad (2008). Poseo gran experiencia en Construcción de obras civiles, y actualmente me desempeño como Asesora Técnica de Cementos Argos zona norte. Desde siempre la Ingeniería civil ha hecho parte de mi vida, pertenezco a una familia donde el conocimiento, la docencia y la investigación han sido el pilar de nuestra formación. Mi interés hoy en día es poder transmitir el conocimiento que he adquirido con mis años de estudio y experiencia laboral y por supuesto seguir aprendiendo de este gran mundo de cementos y concretos.


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