CAJONES PORTUARIOS de hormigón armado - ConcretOnline

puertosnº 136 - octubre 2006Asimismo, en las esquinas interiores de lasceldas de los cajones es conveniente proporcionartambién chaflanes amplios para evitarfisuraciones locales.Definición del ambienteEl deterioro que sufre el hormigón es funciónde la agresividad del ambiente, siendo necesariala utilización de hormigones de mayorcalidad en los ambientes más nocivos. Esfundamental, por tanto, clasificar con precisiónel ambiente al que va a estar sometido elhormigón de la estructura.Para el caso concreto del ambiente marino,en la Instrucción Española de Hormigón Estructural(EHE), éste se denomina Clase III, yse divide a su vez en tres subclases (IIIa, IIIby IIIc) en función del tipo de exposición al queesté sometido el elemento estructural. Cadauna de estas subclases representa una agresividaddiferente de cara al riesgo de corrosión,y por lo tanto exige emplear un hormigónde calidad creciente (Gráfico 4).rápida penetración de cloruros. A cambio, lapropagación de la corrosión es muy lenta debidoal limitado acceso del oxígeno hasta lasarmaduras, al encontrarse los poros del hormigóncontinuamente llenos de agua; es poresto que se considera el menos agresivo delos tres tipos de ambientes marinos, tal comose aprecia en el Gráfico 4. Esta reducida agresividadha sido confirmada con los resultadosde testigos extraídos de cajones en este ambiente,los cuales han demostrado que valoresmuy superiores al límite admisible de clorurossegún la EHE (fijado en el 0,4% en peso decemento) no han ocasionado la corrosión delas armaduras (Gráfico 5 y Fotografías 5 y 6).Gráfico 5 - Perfil de penetración de cloruros en hormigón sumergido.La línea roja es el contenido máximo admisible de cloruros (0,4% enpeso de cemento) y la verde la posición de la armadura.Gráfico 4 - División del ambiente marino y riesgo de corrosiónasociado 7 .Fotografía 5 - Armadura sin corrosión tras 6 años en servicio,situada en el hormigón con el perfil de cloruros del Gráfico 5.Recubrimiento de 4 cm.En el caso concreto de los cajones portuariosde hormigón estructural, éstos pueden estarsometidos a las siguientes subclases generalesde exposición:Parámetro en contactocon el agua de mar.En el Gráfico,Profundidad=0 cm.Armadura- IIIb: exposición marina sumergida. De formaestricta, es la que corresponde a elementoso zonas de estructuras marinas sumergidaspermanentemente, por debajo del nivel deB.M.V.E., aunque puede considerarse en esteambiente la parte de los cajones que, una vezfondeados, queda como máximo a 20 cm porencima del nivel de B.M.V.E. En estas condiciones,el hormigón se encuentra siempre saturadopor el agua de mar, lo cual favorece una0 5 10 15 20 25Profundidad (cm)Fotografía 6 - Foto del testigo, explicativode los Gráficos 5 y 6.- IIIc: exposición marina en zona de carrera demareas. Es la que corresponde a elementosde estructuras marinas situadas en la zonade carrera de mareas. Debe considerarse eneste ambiente la parte de los cajones que,Tecnología • 47

puertosnº 136 - octubre 2006una vez fondeados, queda por encima delnivel de B.M.V.E. (con una tolerancia de 20cm). En este ambiente, la penetración decloruros es más lenta que en el caso del IIIb,pero por el contrario existe una mayor disponibilidadde oxígeno, por lo que la corrosiónse desarrolla más rápidamente y el riesgo esmáximo, como se aprecia en el Gráfico 4. Enestas condiciones se precisa un hormigónde mayor calidad para asegurar la vida útilde la estructura (Gráfico 6 y Fotografía 7).Fotografía 8 - Cajón en zona sumergida (Ambiente IIIb).Gráfico 6 - Perfil de penetración de cloruros en hormigón en carrerade mareas. La línea roja es el contenido máximo admisible decloruros (0,4% en peso de cemento) y la verde la posición de laarmadura.Fotografía 9 - Cajón en carrera de mareas (Ambiente IIIc).Fotografía 7 - Armadura concorrosión tras 7,5 años en servicio,situada en el hormigón con el perfilde cloruros del Gráfico 6.Recubrimiento de 3 cm.En algunos muelles situados en el Mar Mediterráneola coronación del cajón sí se sitúaaproximadamente a la cota de bajamar (conlo que todo el hormigón del cajón estaría situadoen ambiente IIIb), pero lo habitual esque una pequeña franja (de 20 a 80 cm) de laparte superior del cajón portuario esté situadoen zona de carrera de mareas (IIIc). Por elcontrario, esta franja mide varios metros dealtura (hasta 5 m) en los muelles localizadosen el Mar Cantábrico o en el Océano Atlántico(Fotografías 8 y 9). Por razones prácticas,suele utilizarse una única calidad de hormigónen toda la altura del cajón, y para asegurarla vida útil proyectada debe corresponderal más exigente de los requeridos en ambostipos de ambiente, esto es, el IIIc, inclusoaunque la franja afectada por éste sea de pequeñoespesor.Por otra parte, adicionalmente al ambientemarino III, todo el hormigón del cajón en contactocon el agua de mar está sometido a unaexposición química agresiva media (Qb).Calidad del hormigónUna vez determinado el ambiente en que seencuentra el cajón, se pueden establecer ladosificación y calidad exigibles al hormigón.La Instrucción EHE contiene los requisitospara cada ambiente. Sin embargo, el estudioexperimental realizado ha concluido que algunosde estos requisitos deberían ser másestrictos para garantizar una vida útil mínimade 50 años en estas estructuras. Las dosificacionesy requisitos recomendables se detallana continuación para cada uno de losdos ambientes posibles:a) Hormigón situado en ambiente IIIb + Qb• La relación agua/cemento será inferior oigual a 0,50.48 • Tecnología

puertosnº 136 - octubre 2006• El contenido mínimo de cemento será de350 kg/m3.• La resistencia mínima del hormigón será de30 N/mm2.• El recubrimiento nominal será de 60 mm.• La profundidad máxima de penetración deagua será menor o igual a 50 mm y la profundidadmedia de penetración de aguaserá menor o igual a 30 mm, según el ensayoUNE-EN 12390-8:20018. Este ensayoserá un requisito obligatorio para la aprobaciónde la dosificación a utilizar en las obrasde cajones portuarios. Si se cumpliera simultáneamenteque la profundidad máximade penetración de agua fuera menor o iguala 30 mm y la profundidad media de penetraciónde agua menor o igual a 20 mm, sepodría bajar hasta un recubrimiento nominalde 45 mm.b) Hormigón situado en ambiente IIIc + Qb• La relación agua/cemento será inferior oigual a 0,45.• El contenido mínimo de cemento será de350 kg/m3.• La resistencia mínima del hormigón será de35 N/mm2.• El recubrimiento nominal será de 60 mm.• La profundidad máxima de penetración deagua será menor o igual a 25 mm y la profundidadmedia de penetración de aguaserá menor o igual a 15 mm, según el ensayoUNE-EN 12390-8:2001. Este ensayoserá un requisito obligatorio para la aprobaciónde la dosificación a utilizar en las obrasde cajones portuarios.• El coeficiente de permeabilidad al oxígeno(medido sobre probeta de 28 días de edad,según el método CEMBUREAU9) será menoro igual a 3 x 10-16 m2.Se vuelve a insistir en que en los cajones conzonas en los dos ambientes, si se desea utilizarun único tipo de hormigón para la ejecuciónde la totalidad del cajón, debe seleccionarseel correspondiente al IIIc + Qb (más restrictivo).En caso contrario, la degradación puede originarseen la pequeña zona del cajón sometidaal ambiente de carrera de mareas.En los requisitos anteriores hay que puntualizarque, al igual que se indica en la InstrucciónEHE, la resistencia mínima exigidaal hormigón tiene un carácter orientativo, atenor del contenido de cemento y de la relaciónagua/cemento que deben utilizarse ensu fabricación, pero no es en sí misma unagarantía de la durabilidad del hormigón. Enlas inspecciones realizadas, los resultadosexperimentales de la resistencia a compresiónde los testigos de los cajones han sidoaltamente satisfactorios. En casi todos loscajones estudiados, la resistencia a compresiónde los testigos extraídos se situabapor encima de los 30 N/mm2, y en algúncaso era incluso superior a los 50 N/mm2.Sin embargo, a pesar de estos buenos valoresde resistencia, los ensayos realizadospara evaluar la impermeabilidad del hormigóndenotan en general una calidad media oincluso mala del mismo, y lo mismo ocurrecuando se analizan los perfiles de penetraciónde cloruros obtenidos, que muestrancontenidos elevados de cloruros a grandesprofundidades.Los resultados experimentales obtenidosindican que se pueden fabricar hormigonesde similar resistencia y durabilidad muy diferente(Gráfico 7 y Tabla 1). Como conclusión,por lo tanto, el parámetro fundamental paraconseguir hormigones de baja permeabilidades la relación agua/cemento empleada en ladosificación del hormigón, y la forma de controlarlaes el ensayo de penetración de agua.Gráfico 7.- Comparación entre los resultados de losensayos de resistencia a compresión y de profundidad depenetración de agua bajo presión en todos los testigosextraídos de los siete muelles estudiados.Selección del tipo de cementoEl cemento utilizado en la fabricación del hormigónpara los cajones portuarios siempredeberá tener la característica adicional de resistenciaal agua de mar (MR) de acuerdo conUNE 80303-2:200111 o a los sulfatos (SR) deacuerdo con UNE 80303-1:200112. En estosdos tipos de cemento se exige un contenidoTecnología • 49

puertosnº 135 - septiembre 2006