Propuesta de conservación de puentes de hormigón. Pedraplén Caibarién. Cuba

Resumen

El Pedraplén Caibarién – Cayo Santa María es una obra vial con una longitud total de casi 49 km, que enlaza la isla de Cuba con la cayería norte de Villa Clara *Cayo Las brujas, Ensenados y Santa María), donde radica uno de los más importantes polos turísticos de país. Este pedraplén cuenta con 44 puentes, 19 de ellos de la tipología viga – losa de hormigón postensado y el resto con superestructura de losas de hormigón. A partir de 1999, en inspecciones realizadas, especialistas de diferentes entidades detectaron síntomas evidentes de deterioro por corrosión del acero de refuerzo y dos años más tarde se realizó un estudio diagnóstico a siete puentes que se consideraban en peor estado técnico.

Con los resultados obtenidos del estudio diagnóstico del 2003 se realizó un proyecto de reparación y en abril del 2007; cuando muchos de estos puentes ya mostraban un aspecto deplorable, se iniciaron las actividades de reparación en el puente No. 2. Estas actividades se extendieron a otros puentes en la medida de las necesidades de reparación y del estado técnico que presentan los mismos.

El presente trabajo pretende determinar las causas que provocaron el deterioro prematuro de los puentes del Pedraplén Caibarién- Cayo Santa María y analizar el proyecto de reparación existente, proponiendo una metodología de diagnóstico integral y para la reparación de los puentes viga-losa de hormigón hidráulico sometidos a ambientes marinos de alta agresividad, la cual se ser aplicada extensivamente en esta obra y otras similares existentes en el país, pudiese reportar considerables ahorros y la requerida seguridad en este importante tipo de estructura.

Introducción

A partir de la década del 90 se comenzaron a efectuar en Cuba diferentes inversiones destinadas al desarrollo turístico y hotelero con la finalidad de lograr un alza en la economía que le permitiera al país recuperarse del período especial en que se vio inmerso a partir de la caída del Campo Socialista. Una de las principales inversiones de este período fue la ejecución del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María, ubicado en la Cayería norte de la provincia de Villa Clara dentro de la Bahía de Buenavista y destinado a enlazar la isla con los cayos de la plataforma insular de la provincia; permitiendo que se desarrollara un polo turístico llamado a ser uno de los más importantes del país y un renglón económico fundamental para la región y para Cuba.

El Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María (único enlace entre la isla y el polo turístico de la cayería norte de Villa Clara) es una obra vial que comenzó a ejecutarse a finales del año 1989 y se terminó en 1998, con una longitud registrada de 48.6 Km de los cuales 3.5 Km (el 7,29 %) está cubierto con puentes de hormigón hidráulico alcanzando un total de 44. Los puentes fueron concebidos para garantizar el intercambio de agua, evitar la salinización de la zona costera y permitir la migración de los peces.

El valor patrimonial de esta obra asciende a 77,6 millones de pesos, de ellos 17,6 millones (el 22,6 %) corresponde a los 44 puentes que se encuentran en su trazado, por tal razón se puede aseverar que al hacer análisis de la durabilidad de esta vía, los puentes son el factor más importante, teniendo en cuenta que los costos y las complejidades de los trabajos para su conservación son muy elevados.

En los puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María se emplearon dos tipos de superestructura, una formada por vigas postensadas de 20.00 m y 25.00 metros con losas prefabricadas y una losa hormigonada "in situ" (se construyeron 19 puentes de este tipo) y otra compuesta por losas planas prefabricadas de 6.00 metros de luz (25 puentes construidos de este otro tipo).

La subestructura para ambas soluciones fue similar con predominio de las cimentaciones indirectas, donde se emplearon:

• Pilotes fundidos in situ del tipo pocero, con diámetros de 0.50 y 0.60 metros.

• Pilotes prefabricados de hormigón armado de 0.45 x 0.45 m de sección y longitudes de 10.00 a 15.00 metros.

• Pilotes hechos con la Benoto de 1.00 y 1.20 m de diámetro.

• Pilotes metálicos del tipo cajón Larssen V, empleados solamente en el puente sobre el "Canal de los Barcos".

Los cabezales en su mayoría fueron hormigonados en obra, a excepción de los puentes sobre el "Canal de Los Barcos", "La Guasa" y "Canal Ancha" que fueron prefabricados. En estos puentes se utilizaron columnas teniendo en cuenta su altura, pues en la mayoría de los restantes, la solución de cimentación más utilizada fue la de pilotes columna.

El primer puente, o Paso Superior en la Carretera Caibarién-Yaguajay se comenzó a ejecutar en el año 1990, y el último, de la "Canal de La Guasa" se terminó en 1998.

La alta agresividad del medio marino, constituye una preocupación constantes de inversionistas, proyectistas y constructores. Después de transcurridos 10 años de terminados los primeros puentes, comenzaron a aflorar deterioros en elementos componentes, provocados fundamentalmente por la corrosión, al estar expuestos a la acción de iones cloruro en un ambiente marino altamente agresivo.

En el año 2001, se realiza por parte de especialistas de la EMPROY VC, una visita a todos los puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María. De la inspección visual se concluyó la existencia de un grupo significativo de ellos dañados por corrosión, afectando elementos principales como: vigas, columnas, cabezales y pilotes, con mayor incidencia en los puentes No. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 16 y 17 donde se conjugan con mayor intensidad los factores desencadenantes de la corrosión. Los puentes de losa en general se encontraron en mejores condiciones que los de viga-losa.

A partir del diagnóstico obtenido sobre la base de la revisión organoléptica de las condiciones de los puentes, se elaboró un proyecto de reparación para las siete obras más afectadas por el fenómeno de la corrosión. En este proyecto se valora la magnitud de las afectaciones y volúmenes de trabajo y se propone una tecnología de reparación, así como los materiales a utilizar en los diferentes elementos estructurales.

Transcurrido un año de la elaboración de este proyecto, el Centro Provincial de Vialidad solicitó al Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción (CTDMC), realizar un Estudio Diagnóstico detallado, con el objetivo de verificar el proyecto de reparación, comprobar el estado actual de los puentes y el grado de deterioro, los resultados de este nuevo estudio estuvieron listos en el año 2003.

En el Informe de Diagnóstico se presentan los resultados obtenidos para los puentes No. 6, 16 y 17, los ensayos y los análisis realizados en el diagnóstico estructural, de los materiales y de la actividad corrosiva del acero de refuerzo.

Con este estudio, se elaboró un nuevo proyecto de reparación, teniendo en cuenta el incremento de los volúmenes de trabajo y materiales sobre la base del estado real de los puentes, sin embargo, a pesar del los elevados niveles de deterioro de los puentes no fue hasta el 2007 que se comenzaron a realizar las primeras acciones de reparación usando como proyecto de reparación el elaborado a partir del estudio diagnóstico del 2003.

Con esta investigación se pretende realizar un análisis de los criterios, diagnósticos y proyecto de intervención realizado para puentes viga-losa del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María y proponer un método de diagnóstico integral y reparación aplicable a este tipo de puentes, pudiéndose plantear como interrogante de la investigación

¿Se podría definir un método de diagnóstico integral y conservación idóneo para aplicar a puentes viga-losa de hormigón hidráulico, así como la tecnología y técnicas de aplicación más acertadas teniendo en cuenta las condiciones actuales del país?

¿Se podrá detener mediante la reparación a los puentes el creciente deterioro de los de los mismos sin necesidad de interrumpir el acceso a ese importante polo turístico?

La respuesta a estas y otras interrogantes con relación al tema se encuentran en el desarrollo de esta monografía.

Capítulo I:

Análisis de estudios y criterios sobre puentes viga-losa del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María

1.1 Antecedentes

En el año 2001 se contrata a la EMPROY Villa Clara para realizar la defectación y el proyecto de reparación de siete puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María (los puentes seleccionados fueron los No. 2, 3, 4, 5, 6, 16 y 17) escogidos en base al Informe General emitido en 1999, con el cual se concluye la necesidad de reparación de los mismos por presentar evidencia de corrosión en vigas, losas, cabezales y pilotes.

El proyecto solicitado fue entregado por EMPROY Villa Clara a inicios del 2002. En los años posteriores se hicieron pequeñas intervenciones de reparación en el puente No. 6, pero no fueron significativas y no fue hasta 2007 que se inició la reparación de la losa tablero del puente No. 2 o puente ecológico, con la aplicación de algunos productos como: inhibidores de corrosión, adhesivos y productos para curado.

A partir de esta fecha se realizaron reparaciones similares en los puentes No. 3, 4 y 5, en ellos se ampliaron los trabajos a bordillos y sustitución de barandas, cambiando todos los elementos de las vigas hacia arriba, los trabajos ejecutados se hicieron de forma muy lenta por carencias de equipamiento, influyendo también otros factores (fallas en el suministro de materiales fundamentales, organizativos, falta de especialización de la mano de obra, etc.).

En 2009 se inició la reparación de los elementos vigas y cabezales, donde se incorporaron otros productos como: morteros tixotrópicos, colables e impermeabilizantes; estos trabajos se iniciaron por en el puente No. 3.

Ya en 2010 se comenzaron los trabajos de reparación de mayor envergadura con la sustitución de vigas, éstos se iniciaron en el puente No. 5 (primera luz) y se extendieron a los puentes No. 6, 16, 17, 8 y 42 en ese orden. Vale aclarar que las vigas que se usaron como sustitutas respondieron a un cambio de proyecto empleado anteriormente en el pedraplén Turiguanó – Cayo Coco, este proyecto fue revisado y aprobado por los especialistas de la EMPROY Villa Clara modificando únicamente el espaciamiento de las vigas por diferencias en el ancho de puente de los pedraplenes.

El nuevo proyecto modificó las vigas de sección rectangular empleadas hasta el momento por vigas de sección ¨T¨, cambiando también el tablero donde se eliminaron las losas tablero prefabricadas L–1 por losas in situ cuyo refuerzo se empalma a los aceros salientes de vigas continuas.

En la actualidad se han reparado totalmente los puentes No. 16 y 17 que no necesitan reparación de pilotes, en estos puentes los pilotes se encuentran sumergidos y hasta la fecha no muestran signos de deterioro.

Los puentes No. 5, 6, 8, 12 y 38 están completamente reparados exceptuando los pilotes, habiéndose reparado únicamente dos pilotes del puente No. 5, las acciones de reparación en este tipo de elementos se han hecho muy demoradas por la gran complejidad que presentan.

Hoy se están reparando otros puentes que han mostrado síntomas de deterioro avanzado, estos son los puentes No. 4, 9, 10, 41, 44 y 43; aunque el ritmo de los trabajos de reparación se ha incrementado considerablemente aún está muy lejos de garantizar un buen estado técnico de los puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María.

1.2 Generalidades del inventario nacional de puentes carretera Caibarién-Cayo Santa María año 2001

En el año 2001 la EMPROY Villa Clara realiza una inspección a todos los puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María con motivo de rendir informe en el Inventario Nacional de Puentes. De la inspección visual practicada se concluye la existencia de un número significativo de puentes dañados por corrosión, encontrándose afectados elementos principales como: vigas, columnas, cabezales y pilotes en los puentes viga losa; con mayor incidencia en los puentes No 2, 3, 4, 5, 6, 16 y 17.

En las fotos 1,2 y 3 que se muestran a continuación, se puede observar el estado que presentaban algunos elementos estructurales de los puentes cuando se realizó la inspección.

Fotos 1,2 y 3: Daños de distintos elementos estructurales de los puentes viga-losa

En este epígrafe no se brindarán detalles de los resultados obtenidos para los puentes tipo losa por no ser de interés en este trabajo, solamente decir que se comprobó que los puentes de losa presentaban mejores condiciones que los de viga–losa al mostrar necesidades de reparación en áreas muy localizadas de los mismos (alrededor de un 10 % del área total).

En los puentes dañados se plantea para la reparación: impermeabilización de juntas, reparaciones parciales en losa del tablero, defensas, y cabezales. En las vigas dañadas (alrededor de 30) se plantea la sustitución pues los costos de reparación son muy elevados y no se puede tratar el aspecto medular de su fallo, el refuerzo activo formado por aceros de alto límite elástico (ALE). Esta sustitución se recomienda cuando existan afectaciones significativas en el refuerzo de forma que limiten la capacidad portante y de servicio de las vigas.

Para los pilotes prefabricados de hormigón, afectados en la parte coincidente con la carrera de mareas no se consideró intervención por el grado de dificultad y la poca efectividad de cualquier intento de reparación en esta zona.

1.3 Generalidades del inventario nacional de puentes carretera Caibarién-Cayo Santa María año 2005

1.3.1 Resumen general de puentes viga-losa

El objetivo del inventario nacional de puentes carretera Caibarién-Cayo Santa María año 2005 consistió en actualizar las fichas elaboradas en el inventario del 2001 a todos los puentes del pedraplén, donde se registraron datos como: fecha de terminación, longitud, recubrimientos de diseño y una relación de actividades no ejecutadas como pavimentación y trabajos en los aproches.

Esta actualización se realizó a todos los puentes tipo losa y a ocho puentes con tablero viga-losa de los 19 existentes con esa tipología, los puentes viga-losa seleccionados fueron los No. 1, 2, 10, 16, 17, 42, 43 y 45. En este epígrafe no se hará mención a los resultados obtenidos del estudio de los puentes tipo losa por no ser de interés para este trabajo.

De los ocho puentes del tipo viga-losa inspeccionados se evaluaron cinco de buenos en estado general, uno regular y dos mal.

En el casos de los puentes No. 16 y 17, se recomendó hacer restricciones de carga y velocidad por considerarse con daños severos. En los casos de los puentes No. 2 y 42 se recomendó la reparación urgente de huecos en la losa.

1.3.2 Aspectos particulares más críticos

Los puentes No. 16 y 17 sin dudas, los más deteriorados del Pedraplén Caibarién – Cayo Santa María en ese momento, presentaban un mismo patrón de daños. Estos daños se presentaban en vigas (principalmente las de la primera luz), cabezales y en la losa del tablero así como en las juntas y taludes de los aproches.

Los puentes No. 10, 42, 43 y 45 no presentaban grandes problemas de corrosión en las vigas (solo en el puente No. 42 con dos vigas con problemas incluso en los cables). En algunos cabezales se observaron fisuras originadas por oxidación de armaduras. Casi todas las juntas del tablero presentaban daños y en ocasiones este provocó ruptura de los extremos de la losa creando circunstancias peligrosas para el tráfico de vehículos como fue el caso del puente No.42. Los principales defectos detectados por tipos de elementos se describen a continuación:

Los pilotes de los puentes No. 16 y 17 prácticamente sumergidos todo el tiempo, con poca exposición al aire son poco propensos a la corrosión, en tanto que la camisa metálica de los poceros y el casi carácter de hormigón en masa de los pilotes Benoto, (tipos de pilotes de los restantes puentes analizados) también los protege de la corrosión de las armaduras interiores.

Por lo dicho, los problemas en los pilotes de estos puentes son hasta ahora prácticamente inexistentes.

Algunos cabezales de puentes presentaban (sobre todo en los puentes No. 2, 16 y 17) fisuras y grietas que indican corrosión de armaduras. También se percibieron manchas de oxidación producidas por puntas de alambres de amarre no separadas del encofrado antes de colocar el hormigón.

La losa tablero de estos puentes está formada por una parte prefabricada (parte inferior) y otra fundida "in situ" (parte superior). La parte prefabricada solo estaba dañada en el puente No. 2, en el resto de los puentes, los escaso daños que aparecieron, fueron por lo general causados por deficiencias en la fabricación dando acceso a agentes desencadenantes de la corrosión. La parte "in situ" solo mostró evidencia de imperfecciones también en el puente No. 2 aunque no se descartaban daños en el resto, teniendo en cuenta el tiempo que permanecieron estos puentes sin pavimentarse, de hecho, en las investigaciones realizadas en el año 2003 a los puentes No. 16 y 17, se pudo determinar un alto grado de despasivación en el acero de esta parte.

Solamente los aproches de los puentes No. 2, 16 y 17 estaban deteriorados, en mayor medida debido a asentamientos ocurridos en la zona bajo los cabezales o por los efectos de la corriente y el oleaje; principalmente este último que produce en ocasiones movimiento de las piedras que conforman el aproche y arrastre de los materiales más finos.

El resto de los elementos de estos puentes (pavimento, losas de aproche y defensas) se observaron en buen estado, solamente en el puente No. 2 se apreció un pequeño asentamiento de la losa de aproche que no ocasionaba molestias al tráfico vehicular. En cuanto a las defensas, sus niveles de corrosión eran puntuales y solo se registran manchas y algunas fisuras en elementos cuyo recubrimiento por algún motivo fue menor de lo establecidos en diseño.

A continuación se muestran fotos 4, 5, 6, 7 y 8:

Fotos: 4,5 y 6: vigas del puente No.17 con cables ALE partidos

Foto 7: Losa tablero del puente 2 Foto 8: Cabezal puente 17

1.4 Criterios generales sobre los procesos de reparación de puentes del Pedraplén Caibarién-Cayo Santa María de Comité de Expertos del MICONS.

1.4.1 Criterios a tener presentes sobre la calidad del hormigón armado de los elementos estructurales

Para resolver la problemática de la limitada durabilidad del hormigón, el Comité de Expertos del Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción (CTDMC) del MICONS

consideró imprescindible en primer término el cumplimiento estricto de las normas vigentes para ambientes de agresividad intensos, presente en los puentes de pedraplenes, cuyos parámetros principales se especifican en la NC 250:2005 ¨Requisitos de durabilidad para el diseño de edificios y obras civiles de hormigón estructural¨ y que a continuación se relacionan:

Tabla 1.1 Requisitos de durabilidad para el diseño de edificios y obras civiles de hormigón estructural

1.4.2 Otras recomendaciones a cumplimentar:

Basados en la experiencia de obras similares y empleando las buenas prácticas se emiten las siguientes recomendaciones a cumplir por dicho Comité de Expertos:

• Las vigas de los puentes deben construirse con refuerzo postensado para evitar fisuras por tracción.

• Estricto control de las inyecciones y calidad de las lechadas para garantizar la protección contra la corrosión, y un mayor aprovechamiento de las capacidades portantes de los cables ALE en las vigas postensadas.

• Uso obligatorio de aditivos reductores de agua (súper plastificantes).

• Disponibilidad en las plantas de prefabricado y obra de separadores (plásticos u otros) que cumplan con los requisitos de recubrimiento establecido por las normas.

• Aplicar protección secundaria (pintura impermeable) en caso de que la altura del fondo de las vigas sobre el nivel del mar sea inferior a los 3.0 m.

• Utilizar mazos de barras cuando no se disponga de los diámetros adecuados al diseño, teniendo en cuenta el resultado del cálculo de la fisuración.

• Controlar las partículas de mayor tamaño del árido grueso que se utilice, estas deben pasar libremente por la separación de los aceros en las vigas, con el fin de que el recubrimiento sea de hormigón y no de mortero.

1.4.3 Aspectos fundamentales sobre el acero de refuerzo según el Comité de Expertos

Otros aspectos importantes que dificultan obtener buena calidad en las vigas de estos puentes emitidos por un Comité de expertos son las siguientes:

• Falta de disponibilidad de barras de acero de 1?´´ con una longitud mínima de 12.0 m para este tipo de obras.

• Estos diámetros de barra con destino a los puentes deben ser soldables, que según la norma NC 752:2010 deben cumplir con los siguientes porcentajes máximos de contenido de carbono equivalente:

Tabla 1.2 Porcentajes máximos de contenido de carbono equivalente

1.4.4 Aspectos fundamentales durante la fabricación de las vigas de puentes según el Comité de Expertos

• Todo el hormigón que se produzca debe garantizar una porosidad menor del 10% en su masa, para lo cual puede usarse un aditivo reductor de agua y un porciento de humo de sílice (Silica Fume).

• La separación de los aceros negativos en las vigas que permita pasar las partículas de mayor tamaño de la granulometría del árido grueso, con el fin que el recubrimiento sea de hormigón no mortero.

• Producir el hormigón con consistencia entre 8 a 10 cm medido en el cono de Abrams, que permite ser vibrado.

• Los hormigones que se usen tanto en prefabricado como en obra, deberán ser curados cuidadosamente.

1.5 Criterios sobre corrosión en puentes del Consejo de Expertos.

El Comité de Expertos antes mencionado estaba integrado por los especialistas: Ing. Ana Rosa Martín, Ing. Guillermo Rey, Ing. Félix Dayán y el Dr. Regino Gayoso, para analizar aspectos fundamentales sobre la corrosión en puentes realizó los siguientes planteamientos.

1.5.1 Espesor del recubrimiento estructural de vigas y demás elementos

Se enfatiza las granulometrías y tamaños máximos del árido que cumplan con el requisito de facilitar la penetración del hormigón, una vez que se garanticen las especificaciones mínimas del espesor del recubrimiento para la protección contra la corrosión.

El espesor de recubrimiento se podrá obtener en la práctica mediante separadores con las dimensiones especificadas en proyectos, así como el logro de la adecuada hermeticidad en juntas y uniones en moldes a fin de evitar los defectos originados por la fuga de pasta de cemento, una vez que se aplica la vibración.

Esto tendrá mayor exigencia en la medida que se introduzcan los llamados aditivos de última generación, de mayor efectividad y los llamados auto compactantes.

Tanto los tipos y dimensiones de separadores, para garantizar el recubrimiento y la hermeticidad, se logran industrialmente empleando plásticos reciclables (PVC) y existen capacidades y desarrollo en nuestro país para solucionar esta demanda sin importaciones.

1.5.2 Recomendaciones para la producción de nuevos lotes de vigas postensadas de puentes

En el diseño y producción de las nuevas vigas postensadas que se utilizarán en los puentes para su rehabilitación se deben garantizar:

• La disponibilidad en las plantas de prefabricado de separadores (plásticos u otros) que cumplan con los requisitos de recubrimiento establecido en los proyectos.

• La inyección y control de calidad de las lechadas para garantizar la protección contra la corrosión, y el mayor aprovechamiento de las capacidades mecánicas de los cables de acero de alto límite elástico en las vigas postensadas.

• El cumplimiento de especificaciones de relación agua/cemento no mayor de 0.4 a 0.45, el empleo combinado de aditivos químicos súper plastificantes y adiciones minerales puzolánicas, preferentemente las producidas nacionalmente, en las plantas de Zeolita del MINBAS y la adecuada composición granulométrica de los áridos, que garanticen los hormigones de altas prestaciones de resistencia superior a los fck=50 MPa, cumpliéndose con los requisitos de baja porosidad y permeabilidad con el fin de garantizar alta durabilidad con mayor economía del cemento Portland con rendimientos superiores a uno.

• La introducción de procedimientos sistemáticos de control de calidad de los materiales componentes y del hormigón en estado fresco y endurecido a fin de certificar el cumplimiento de especificaciones y requisitos de las vigas y elementos producidos en las plantas.

1.6 Causas principales del deterioro prematuro de los puentes del Pedraplén Caibarién – Cayo Santa María.

La mayoría de los especialistas que han estudiado el tema coinciden en una serie de causas que provocaron el deterioro prematuro de los puentes, estas son expuestas a continuación:

• Puentes con rasantes muy bajas.

• Deficiente tratamiento y terminación de las corazas y taludes de derrame en los aproches, que generan con el oleaje sucesivo humedecimiento y secado de los elementos principales, losa, vigas, cabezales y pilotes, acelerando el proceso de corrosión y destrucción de los elementos.

• Hormigones elaborados deficientemente, con alta porosidad; violaciones de los recubrimientos de proyecto; deficientes inyecciones de mortero en los conductos de las vigas postensadas.

• Errores ejecutivos graves como la utilización de barras de acero como separadores.

• No se aplicó protección secundaria a aquellos puentes cuya altura del fondo de las vigas sobre el nivel del mar no superaba los 3.0 m.

• No se controló que las partículas de mayor tamaño del árido grueso pasaran libremente por la separación de los aceros en las vigas, con el fin de que el recubrimiento fuera de hormigón y no de mortero.

• Falta de mantenimientos sistemático.

1.7 Otras causas que provocan el deterioro prematuro de puentes no tomadas en consideración por especialistas.

A partir de un amplio análisis la autora de este trabajo propone evaluar otros elementos fundamentales que provocaron el deterioro prematuro de los puentes del Pedraplén Caibarién- Cayo Santa María.

Existe un grupo múltiple de causas que influyen decisivamente en el fenómeno de la corrosión, algunas de ellas inadvertidas en documentos oficiales referentes al tema, éstas se mencionan a continuación:

• Deficiente curado del hormigón tanto en obra como en plantas de prefabricado.

• Explotación de los puentes de viga-losa sin asfaltar durante los años que duró la construcción del pedraplén.

• El recubrimiento del acero exigido en proyecto para vigas no cumple con las exigencias de la NC-250:2005.

• El recubrimiento exigido en proyecto para pilotes de hormigón armado no cumple con las exigencias de la NC-250:2005.

• La forma y geometría de los elementos estructurales, especialmente las vigas.

• Valores de relación agua-cemento elevados en las mezclas.

1.8 Criterios establecidos por la American Concrete Institute (ACI) para evaluar la durabilidad de elementos de hormigón armado.

En el ACI 357R. Fixed offshore concrete structures. (ACI 357R. Estructuras de hormigón ubicadas fuera de la costa) (ACI, 2002a) se establecen valores fijos para algunos parámetros relacionados con la composición de los hormigones y otras características de las estructuras con relación al medio ambiente al que estarán expuestas; enfocadas a lograr la durabilidad de dichas estructuras. Estos son:

• El contenido de C3A superior de 4% para proteger suficientemente a la armadura e inferior a 10% para obtener hormigones resistentes a los sulfatos.

• Contenido mínimo de cemento 356 kg de cemento/m3 de hormigón.

• Contenido de iones cloruro (Cl-) solubles en agua en el hormigón, antes de ser expuesto al ambiente, inferiores a 0,10% en peso de cemento para el hormigón armado, ni el 0,06% en peso de cemento para el hormigón pretensado. Un contenido de iones cloruros (Cl-) de hasta el 0,15% podría ser aceptable en el hormigón armado, pero sólo se podría aplicar tras una evaluación del potencial de corrosión de una estructura concreta bajo determinadas condiciones ambientales.

• Las relaciones agua/cemento y las resistencias mínimas a 28 días recomendadas para las diferentes zonas de exposición son las siguientes:

Tabla 1.3: Máximas relaciones a/c y resistencias mínimas en diferentes zonas.

Los recubrimientos recomendados para paredes gruesas de hormigón (al menos 50 cm de espesor) son los siguientes:

Tabla 1.4: Recubrimientos en diferentes zonas.

Los recubrimientos no deberían ser mucho mayores que los estipulados para restringir la anchura de las posibles fisuras.

En estructuras de menos de 50 cm de espesor se debería intentar mantener estos mismos recubrimientos, pero cuando no sea posible se pueden emplear la máxima de las siguientes recomendaciones con precaución:

• 1,5 veces el tamaño máximo de árido.

• 1,5 veces el diámetro de la barra mayor.

• 20 mm de recubrimiento a cualquier armadura (incluso estribos).

1.9 Comparación de las normas ACI 357 R. ¨Estructuras de hormigón ubicadas fuera de la costa¨ con respecto a las normas cubanas NC 250:2005 ¨Requisitos de durabilidad para el diseño y construcción de edificaciones ¨ y NC 120:2007 ¨Hormigones Hidráulicos-Especificaciones¨

Una comparación sencilla con relación a los valores límites que establecen ambas normas con relación a parámetros similares; salta a la vista que en las normas NC 120:2007 ¨Hormigones Hidráulicos. Especificaciones¨ y NC 250:2005 ¨Requisitos de durabilidad para el diseño y construcción de edificaciones y obras civiles de hormigón estructural¨ vigentes en Cuba, existen diferencias en algunos parámetros que son objeto de análisis por estar íntimamente ligados a la durabilidad de estructuras sometidas a ambientes de muy alta agresividad. Estas diferencias se tabulan en este trabajo para su mayor comprensión y se muestran a continuación:

Tabla 1.5 Tabla comparativa entre normas

La comparación tomara en cuenta la Norma ACI ¨Estructuras de hormigón ubicadas fuera de la costa¨, reconocida por su calidad y pertinencia a las condiciones climáticas cubanas en parte considerable de su territorio sur-oriental; con climas costeros similares a Cuba.

Como se observa en la tabla anterior varios aspectos de la norma ACI muestran valores más estrictos que la norma cubana actual, aunque las normas cubanas actuales son más estrictas que las vigentes en la época de construcción de puentes del Pedraplén Caibarién–Cayo Santa María donde se subvaloraron criterios de la agresividad del medio al que se someten estas estructuras.

Se concluye que independientemente de los errores de ejecución, estos elementos estaban avocados a presentar serios problemas de durabilidad desde su concepción en la etapa de proyecto. Estos errores de ejecución desencadenaron el deterioro prematuro de los puentes en diversas magnitudes, de ahí que en el trabajo se pretende ir un poco más allá de las causas que han sido señaladas antes por muchos especialistas.