Muelle de Hormigon

puertosnº 136 - octubre 2006

Tecnología • 4�

Artículo preparado por Mª Pilar Alaejos Gutiérrez, Jefa del Sector de Ciencias Materiales, y Miguel Ángel Bermúdez Odriozola jefe de la Dirección de Durabilidad, del Centro de Estudios y Experimen-tación de Obras Públicas (CEDEX) y Juan Igna-cio Grau Albert Subdirector de Infraestructuras de Puertos del Estado.

Dentro del Convenio Marco entre el organis-mo público Puertos del Estado y el CEDEX para la “Realización de actividades de inves-tigación aplicada, asistencia técnica y desa-rrollo tecnológico de interés para el sistema portuario español de titularidad estatal”, se han inspeccionado1,2 seis muelles y un dique construidos con cajones fl otantes, y perte-necientes a diferentes Puertos españoles distribuidos en las distintas costas. El objeto de estas inspecciones era evaluar el compor-tamiento del hormigón utilizado para fabricar los cajones portuarios.

El principal proceso de degradación del hor-migón armado en contacto con agua de mar es la corrosión de las armaduras por la acción de los cloruros del agua salina, ya que en to-dos los casos es obligatoria la utilización de cementos resistentes a sulfatos o al agua de mar, por lo que este tipo de ataque no origina problemas en la práctica. Evaluar la protec-ción que diferentes tipos de hormigones ofre-cen a las armaduras en estos cajones ha sido el objetivo principal del Trabajo.

Entre las variables del Estudio llevado a cabo, destacan la distinción entre el ambiente su-mergido (para analizarlo se han seleccionado dos muelles del Mar Mediterráneo) y el de carrera de mareas (se han estudiado cuatro muelles del Mar Cantábrico y del Océano Atlántico, y un dique del Mediterráneo), el tiempo que llevaban en servicio (hormigones entre 2 y 31 años de edad) y, consecuente-mente, la Instrucción de hormigón que se uti-lizó para proyectar la obra (lo que supone la adopción de una dosifi cación del hormigón más exigente con el tiempo).

Para realizar el Estudio, inicialmente se ha analizado la información disponible corres-pondiente a la fabricación del hormigón y datos del diseño de los cajones, extraída de los Documentos del Proyecto y de la docu-mentación del control de calidad durante la ejecución. En aquellos cajones donde existía una franja visible de anchura sufi ciente, se ha realizado a continuación una inspección visual del estado del hormigón. En todos los casos, se ha procedido a la extracción de testigos, en sentido horizontal o bien como sondeo vertical desde la coronación del ca-jón (Fotografía 1), según cada caso. Sobre los testigos, en laboratorio se ha inspeccio-nado el aspecto del hormigón y de las ar-maduras, para a continuación someterlos a una serie de ensayos de caracterización del material: resistencia a compresión, velocidad de propagación de ultrasonidos (Fotografía 2), contenido de cloruros, penetración de agua, porosidad abierta, absorción de agua por inmersión y absorción de agua por capi-laridad, además de la estimación del módulo de elasticidad y de la permeabilidad al agua a partir de los resultados de algunos de los anteriores ensayos.

Investigación y recomendaciones para la construcción deCAJONES PORTUARIOS de hormigón armado

Fotografía 1 - Sondeo vertical desde coronación del cajón.

Fotografía 2 - Equipo de medida de velocidad de

transmisión de ultrasonidos.


4� • Tecnología

A partir de todos los resultados obtenidos, se ha valorado el comportamiento del hormigón de los cajones y se han establecido unas re-comendaciones para aumentar su vida útil, entendida ésta como el período de tiempo durante el que los cajones deben mantener los requisitos de seguridad y funcionalidad de proyecto con una mínima conservación, y que debe alcanzar al menos los 50 años. Estas recomendaciones, que son específicas para los cajones de hormigón armado utilizados en muelles portuarios, son más restrictivas en al-gunos aspectos que las prescripciones actua-les de la Instrucción EHE3. En este artículo se resumen las consideraciones más importantes recogidas en dichas recomendaciones.

Seguidamente se detallan aquellos aspectos que deben cuidarse en las distintas fases de la obra (Proyecto, Ejecución y Control de Ca-lidad) para prolongar la vida útil de los cajo-nes portuarios.

RECOMENDACIONES EN LA FASE DE PROYECTO

Diseño de los cajones

Los cajones flotantes son estructuras de hor-migón armado de planta habitualmente rec-tangular, aligeradas mediante celdas vertica-les de diferentes formas geométricas, aunque en general son circulares o cuadrangulares (Gráficos 1 a 3).

Las esquinas rectas de los cajones son suscep-tibles de sufrir un mayor deterioro por la erosión del agua de mar, y además es frecuente que resulten dañadas al chocar unos cajones con otros cuando son fondeados (Fotografías 3 y 4). Por ello, es recomendable que los cajones portuarios tengan una geometría sencilla, con superficies redondeadas y lisas. En particular, en la zona de carrera de mareas se deberían evitar las esquinas angulosas y los detalles de armado complejos, siendo recomendables los chaflanes amplios en las esquinas. Estos as-pectos quedan recogidos en varias normas y recomendaciones internacionales específicas para obras en ambiente marino desarrolladas por Instituciones y Asociaciones de gran re-levancia (el U.S. Army Coastal Engineering Research Center4; las Recomendaciones FIP5; las Recomendaciones RILEM6).

Gráfico 1 - Perspectiva - sección de un cajón portuario.

Gráfico 3 - Sección tipo de un cajón portuario.

Fotografía 3 - Esquina deteriorada y erosionada.

Fotografía 4 - Esquina recta deteriorada por golpes previos al

fondeo definitivo.

Gráfico 2 - Planta tipo de un cajón portuario.


Tecnología • 47

Asimismo, en las esquinas interiores de las celdas de los cajones es conveniente propor-cionar también chaflanes amplios para evitar fisuraciones locales.

Definición del ambiente

El deterioro que sufre el hormigón es función de la agresividad del ambiente, siendo nece-saria la utilización de hormigones de mayor calidad en los ambientes más nocivos. Es fundamental, por tanto, clasificar con preci-sión el ambiente al que va a estar sometido el hormigón de la estructura.

Para el caso concreto del ambiente marino, en la Instrucción Española de Hormigón Es-tructural (EHE), éste se denomina Clase III, y se divide a su vez en tres subclases (IIIa, IIIb y IIIc) en función del tipo de exposición al que esté sometido el elemento estructural. Cada una de estas subclases representa una agre-sividad diferente de cara al riesgo de corro-sión, y por lo tanto exige emplear un hormi-gón de calidad creciente (Gráfico 4).

En el caso concreto de los cajones portuarios de hormigón estructural, éstos pueden estar sometidos a las siguientes subclases genera-les de exposición:

- IIIb: exposición marina sumergida. De forma estricta, es la que corresponde a elementos o zonas de estructuras marinas sumergidas permanentemente, por debajo del nivel de B.M.V.E., aunque puede considerarse en este ambiente la parte de los cajones que, una vez fondeados, queda como máximo a 20 cm por encima del nivel de B.M.V.E. En estas condi-ciones, el hormigón se encuentra siempre sa-turado por el agua de mar, lo cual favorece una

rápida penetración de cloruros. A cambio, la propagación de la corrosión es muy lenta de-bido al limitado acceso del oxígeno hasta las armaduras, al encontrarse los poros del hor-migón continuamente llenos de agua; es por esto que se considera el menos agresivo de los tres tipos de ambientes marinos, tal como se aprecia en el Gráfico 4. Esta reducida agre-sividad ha sido confirmada con los resultados de testigos extraídos de cajones en este am-biente, los cuales han demostrado que valores muy superiores al límite admisible de cloruros según la EHE (fijado en el 0,4% en peso de cemento) no han ocasionado la corrosión de las armaduras (Gráfico 5 y Fotografías 5 y 6).

- IIIc: exposición marina en zona de carrera de mareas. Es la que corresponde a elementos de estructuras marinas situadas en la zona de carrera de mareas. Debe considerarse en este ambiente la parte de los cajones que,

Gráfico 4 - División del ambiente marino y riesgo de corrosión asociado7.

Gráfico 5 - Perfil de penetración de cloruros en hormigón sumergido. La línea roja es el contenido máximo admisible de cloruros (0,4% en peso de cemento) y la verde la posición de la armadura.

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.

0 5 10 15 20 25

Armadura

Profundidad (cm)

Parámetro en contacto con el agua de mar.

En el Gráfico, Profundidad=0 cm.

Fotografía 6 - Foto del testigo, explicativo de los Gráficos 5 y 6.


4� • Tecnología

una vez fondeados, queda por encima del nivel de B.M.V.E. (con una tolerancia de 20 cm). En este ambiente, la penetración de cloruros es más lenta que en el caso del IIIb, pero por el contrario existe una mayor dispo-nibilidad de oxígeno, por lo que la corrosión se desarrolla más rápidamente y el riesgo es máximo, como se aprecia en el Gráfico 4. En estas condiciones se precisa un hormigón de mayor calidad para asegurar la vida útil de la estructura (Gráfico 6 y Fotografía 7).

Gráfico 6 - Perfil de penetración de cloruros en hormigón en carrera de mareas. La línea roja es el contenido máximo admisible de cloruros (0,4% en peso de cemento) y la verde la posición de la armadura.

Fotografía 7 - Armadura con corrosión tras 7,5 años en servicio, situada en el hormigón con el perfil

de cloruros del Gráfico 6. Recubrimiento de 3 cm.

Fotografía 8 - Cajón en zona sumergida (Ambiente IIIb).

Fotografía 9 - Cajón en carrera de mareas (Ambiente IIIc).

En algunos muelles situados en el Mar Me-diterráneo la coronación del cajón sí se sitúa aproximadamente a la cota de bajamar (con lo que todo el hormigón del cajón estaría si-tuado en ambiente IIIb), pero lo habitual es que una pequeña franja (de 20 a 80 cm) de la parte superior del cajón portuario esté situa-do en zona de carrera de mareas (IIIc). Por el contrario, esta franja mide varios metros de altura (hasta 5 m) en los muelles localizados en el Mar Cantábrico o en el Océano Atlánti-co (Fotografías 8 y 9). Por razones prácticas, suele utilizarse una única calidad de hormi-gón en toda la altura del cajón, y para asegu-rar la vida útil proyectada debe corresponder al más exigente de los requeridos en ambos tipos de ambiente, esto es, el IIIc, incluso aunque la franja afectada por éste sea de pe-queño espesor.

Por otra parte, adicionalmente al ambiente marino III, todo el hormigón del cajón en con-tacto con el agua de mar está sometido a una exposición química agresiva media (Qb).

Calidad del hormigón

Una vez determinado el ambiente en que se encuentra el cajón, se pueden establecer la dosificación y calidad exigibles al hormigón. La Instrucción EHE contiene los requisitos para cada ambiente. Sin embargo, el estudio experimental realizado ha concluido que al-gunos de estos requisitos deberían ser más estrictos para garantizar una vida útil mínima de 50 años en estas estructuras. Las dosifi-caciones y requisitos recomendables se de-tallan a continuación para cada uno de los dos ambientes posibles:

a) Hormigón situado en ambiente IIIb + Qb

• La relación agua/cemento será inferior o igual a 0,50.


Tecnología • 4�

Gráfico 7.- Comparación entre los resultados de los ensayos de resistencia a compresión y de profundidad de

penetración de agua bajo presión en todos los testigos extraídos de los siete muelles estudiados.

• El contenido mínimo de cemento será de 350 kg/m3.

• La resistencia mínima del hormigón será de 30 N/mm2.

• El recubrimiento nominal será de 60 mm.• La profundidad máxima de penetración de

agua será menor o igual a 50 mm y la pro-fundidad media de penetración de agua será menor o igual a 30 mm, según el en-sayo UNE-EN 12390-8:20018. Este ensayo será un requisito obligatorio para la aproba-ción de la dosificación a utilizar en las obras de cajones portuarios. Si se cumpliera si-multáneamente que la profundidad máxima de penetración de agua fuera menor o igual a 30 mm y la profundidad media de pene-tración de agua menor o igual a 20 mm, se podría bajar hasta un recubrimiento nominal de 45 mm.

b) Hormigón situado en ambiente IIIc + Qb

• La relación agua/cemento será inferior o igual a 0,45.

• El contenido mínimo de cemento será de 350 kg/m3.

• La resistencia mínima del hormigón será de 35 N/mm2.

• El recubrimiento nominal será de 60 mm.• La profundidad máxima de penetración de

agua será menor o igual a 25 mm y la pro-fundidad media de penetración de agua será menor o igual a 15 mm, según el en-sayo UNE-EN 12390-8:2001. Este ensayo será un requisito obligatorio para la aproba-ción de la dosificación a utilizar en las obras de cajones portuarios.

• El coeficiente de permeabilidad al oxígeno (medido sobre probeta de 28 días de edad, según el método CEMBUREAU9) será me-nor o igual a 3 x 10-16 m2.

Se vuelve a insistir en que en los cajones con zonas en los dos ambientes, si se desea utilizar un único tipo de hormigón para la ejecución de la totalidad del cajón, debe seleccionarse el correspondiente al IIIc + Qb (más restrictivo). En caso contrario, la degradación puede origi-narse en la pequeña zona del cajón sometida al ambiente de carrera de mareas.

En los requisitos anteriores hay que pun-tualizar que, al igual que se indica en la Ins-trucción EHE, la resistencia mínima exigida al hormigón tiene un carácter orientativo, a tenor del contenido de cemento y de la rela-ción agua/cemento que deben utilizarse en

su fabricación, pero no es en sí misma una garantía de la durabilidad del hormigón. En las inspecciones realizadas, los resultados experimentales de la resistencia a compre-sión de los testigos de los cajones han sido altamente satisfactorios. En casi todos los cajones estudiados, la resistencia a com-presión de los testigos extraídos se situaba por encima de los 30 N/mm2, y en algún caso era incluso superior a los 50 N/mm2. Sin embargo, a pesar de estos buenos va-lores de resistencia, los ensayos realizados para evaluar la impermeabilidad del hormi-gón denotan en general una calidad media o incluso mala del mismo, y lo mismo ocurre cuando se analizan los perfiles de penetra-ción de cloruros obtenidos, que muestran contenidos elevados de cloruros a grandes profundidades.

Los resultados experimentales obtenidos indican que se pueden fabricar hormigones de similar resistencia y durabilidad muy dife-rente (Gráfico 7 y Tabla 1). Como conclusión, por lo tanto, el parámetro fundamental para conseguir hormigones de baja permeabilidad es la relación agua/cemento empleada en la dosificación del hormigón, y la forma de con-trolarla es el ensayo de penetración de agua.

Selección del tipo de cemento

El cemento utilizado en la fabricación del hor-migón para los cajones portuarios siempre deberá tener la característica adicional de re-sistencia al agua de mar (MR) de acuerdo con UNE 80303-2:200111 o a los sulfatos (SR) de acuerdo con UNE 80303-1:200112. En estos dos tipos de cemento se exige un contenido

nº 135 - septiembre 2006puertos


�2 • Tecnología

Tabla 1.- Interpretación cualitativa de los resultados de los ensayos de durabilidad realizados sobre los testigos de los muelles, según los criterios del CEB10. Se adjuntan igualmente los resultados de los ensayos de resistencia a compresión, en N/mm2.

Gráfico 8.- Relación entre la profundidad de penetración de agua y el contenido de cloruros (% en peso de cemento) a 4 cm de profundidad y tras 1 año de exposición. Hormigo-nes de los muelles inspeccionados.

máximo de C3A (aluminato tricálcico), que es el componente del cemento susceptible de ser atacado por los sulfatos presentes en el agua de mar; al limitar su cantidad, se con-trola la agresividad del agua de mar hacia el hormigón. Sin embargo, para el caso del hor-migón armado, es recomendable además se-leccionar cementos también con contenidos

mínimos de C3A, mayores o iguales al 4%, ya que este componente del cemento contribuye a fijar los cloruros del agua de mar y así retrasa el inicio de la corrosión de las armaduras. Este aspecto, no recogido en la Instrucción EHE, sí se encuentra en otras normativas específi-cas de estructuras marinas, tales como el ACI 357R13 o la British Standard BS634914.

Por otra parte, la utilización de cementos con alto contenido de adición es también alta-mente aconsejable, ya que permite conseguir hormigones muy impermeables incluso con dosificaciones menos estrictas que utilizando cementos pórtland, por lo que se recomienda especialmente la utilización de cementos tipo III, IV o V (Fotografía 10 y Gráfico 8). La uti-

Fotografía 10.- Hormigón de un cajón fabricado con ce-mento con escorias (tipo IIIB), tras 2 años en servicio.

Se observa el característico tono azulado.

lización de estos cementos permite pedir al hormigón unos requisitos menos exigentes a los reseñados en el apartado anterior:

- contenido de cemento ≥ 300 kg/m3 ; a/c ≤0,50 en ambiente IIIb- contenido de cemento ≥ 350 kg/m3 ; a/c ≤0,50 en ambiente IIIc

MuelleR.

compresiónUltrasonidos Porosidad Permeabilidad Absorción Capilaridad

A 44,3 a 48,7Buena-

excelenteMala-media

MediaMedia-mala

Media

B 42,8 a 44,5Buena-

excelenteMala-media

MediaMedia-mala

Media-mala

C 38,3 a 40,0Buena-

excelenteBuena Media-buena Media Media-mala

D 24,0 a 36,4Buena-

aceptableMala-media

Media Media Mala

E 31,8 a 54,5 Excelente Mala Media-buenaMedia-buena

Media-buena

F 29,3 a 50,5 ExcelenteMala-media

Media-buena Media Media-buena

G 28,1 a 31,9Buena-

excelenteMala Media

Media-mala

Media-mala


Tecnología • �3

Fotografía 11.- Paramento bien

acabado, sin rebabas ni agarres

del encofrado.

Fotografía 12.- Rebabas debidas a la velocidad de izado del encofrado.

Fotografía 13.- Agarres debidas a la velocidad de izado del encofrado.

El cumplimiento de los requisitos de pene-tración de agua podría exigirse a la edad de 90 días, para permitir contabilizar el efecto de la adición, cuya reacción es lenta en el tiempo.

RECOMENDACIONES EN LA FASE DE EJECUCIÓN

Una vez adoptado un hormigón de calidad suficiente para garantizar la vida útil de los cajones portuarios, es necesario realizar una correcta ejecución de los mismos, para evitar que defectos o deterioros locales aceleren la corrosión de las armaduras.

Velocidad de izado

Entre las precauciones en esta fase, es con-veniente cuidar la velocidad de izado del en-cofrado deslizante para que no se produz-can rebabas ni agarres del hormigón, que pueden suponer una reducción del recubri-miento efectivo de hormigón o una merma de su calidad que facilite el acceso de los cloruros hasta las armaduras. Para ello, se considera absolutamente recomendable la realización de ensayos característicos an-tes del inicio de la obra que permitan fijar la velocidad adecuada, teniendo en cuenta los distintos factores que influyen en ella: velocidad de fraguado y endurecimiento del cemento, utilización de aditivos de cualquier naturaleza, temperatura ambiente, etc. (Fotografías 11 a 13).

Además hay que estudiar la etapa final del izado, para que no se produzca el mal aca-bado habitual de la arista superior del cajón detectada en los cajones modernos y que paradójicamente no se ha encontrado en ca-jones con más de 30 años de servicio. Las fisuras que se ocasionan en la fase final de hormigonado en ocasiones llegan incluso a atravesar todo el recubrimiento de hormigón y ponen en contacto directo las armaduras con el agua de mar (Fotografías 14 a 17).

Fotografía 14.- Arista superior fisurada. Cajón recién terminado.

Fotografía 15.- Arista superior fisurada. Cajón tras 7 años en servicio.


�4 • Tecnología

Fotografía 21.- Desperfectos sin reparar en arista superior en cajón recién terminado.

Fotografía 20.- Desperfectos sin

reparar en esquina en cajón recién terminado.

Fotografía 18.- Cajones mal alienados.

Fondeo de los cajones

Otro aspecto que debe cuidarse es evitar gol-pes que dañen las esquinas durante el fon-deo del cajón, así como la falta de alineación de los cajones (Fotografías 18 y 19).

En todos los casos citados, cualquier fisura o desperfecto que pudiera aparecer durante la ejecución o fondeo del cajón deberá ser re-parada antes de ser expuesto el hormigón al agua de mar (Fotografías 20 y 21).

Fotografía 17.- Arista superior y esquinas de la junta con buen acabado. Cajones tras 31 años en servicio.

Recubrimientos

La protección del hormigón sobre las ar-maduras para evitar su corrosión está ba-

sada en el espesor del recubrimiento, por lo que durante la ejecu-ción de los cajones hay que tener un máximo cuidado para garantizar los recubrimientos de hormigón indicados en proyecto, lo cual obliga a la disposición de se-paradores.

Curado del hormigón

La técnica de ejecución de los cajones con en-cofrado deslizante so-bre plataforma en el mar implica que el curado

del hormigón se realiza en contacto con el agua de mar. Los resultados de ensayos realizados en laboratorio a lo largo de este Estudio indican que el curado directo con agua de mar no tiene una influencia de-

Fotografía 16.- Arista superior y esquinas de la junta con buen acabado. Cajones tras 31 años en servicio.

Fotografía 19.- Cajones bien alienados.


Tecnología • ��

Fotografía 22.- Profundidad de penetración de agua bajo presión. Equipo de ensayo.

Fotografía 23.- Resultado del ensayo de profundidad de penetración de agua.

cisiva en el comportamiento final del hor-migón en cuanto a la penetración de los cloruros en hormigones de buena calidad. A esta misma conclusión han llegado otras investigaciones extranjeras consultadas15. En el caso más favorable, se han obser-vado ligeras mejoras de comportamiento utilizando períodos previos de curado con agua dulce excesivamente elevados para ser llevados a la práctica en obras de for-ma sistemática (28 días de duración), y aunque aún está por confirmar, a la espera de resultados de ensayos a largas edades, esta mejora es previsible que pueda irse atenuando a largo plazo. A cambio, se ha constatado en obras reales que el compor-tamiento de hormigones de muy reducida permeabilidad está siendo satisfactorio, sin detrimento por haber sido curados con el agua de mar.

En consecuencia, siempre que se consigan los requisitos del hormigón antes indicados, y en especial los de penetración de agua, el proceso de ejecución con encofrado desli-zante sobre plataforma en el mar, que obliga a poner en contacto el hormigón con agua de mar sin un curado previo con agua dul-ce, no se considera que tenga una influencia decisiva en el riesgo de corrosión de las ar-maduras.

RECOMENDACIONES EN EL CONTROL DE CALIDAD

Como se ha indicado anteriormente, el con-trol de la durabilidad del hormigón debe reali-zarse mediante ensayos específicos, sirvien-do el control de resistencia meramente con carácter orientativo para este fin.

El trabajo experimental realizado ha com-parado la sensibilidad de diferentes méto-dos de ensayo de durabilidad para predecir el comportamiento del hormigón frente al avance de cloruros. De todos ellos, el ensa-yo de penetración de agua, recogido ya en la Instrucción EHE es el que ha proporcio-nado los resultados más satisfactorios. Por ello, se considera imprescindible realizar el control de la adecuada impermeabilidad al agua del hormigón mediante el ensayo de penetración de agua bajo presión, según la norma UNE-EN 12390-8:20018 (Fotografías 22 y 23).

Adicionalmente, y para asegurar una lenta propagación de la corrosión, se considera aconsejable en los cajones situados en am-biente de carrera de mareas (IIIc) controlar también la permeabilidad al oxígeno del hor-migón, mediante el método del Cembureau9, consistente en medir el flujo de oxígeno que atraviesa una rodaja de hormigón de 5 cm de espesor, que ha sido previamente acon-dicionada (almacenamiento durante 28 días en atmósfera de laboratorio a 20 ± 2 ºC y 65 ± 5% de humedad relativa) (Fotografías 24 y 25).

En cuanto a la valoración de los resultados de estos ensayos en cajones con zona de ca-rrera de mareas o con zona de salpicaduras (ambiente IIIc), para disminuir la velocidad de penetración de cloruros se recomienda utili-zar un hormigón que cumpla una profundidad de penetración de agua máxima de 25 mm y media de 15 mm, y para asegurar una len-ta propagación de la corrosión, es necesario


�� • Tecnología

Fotografía 24.- Permeabilidad al oxígeno. Equipo de ensayo.

Fotografía 25.- Permeabilidad al oxígeno. Probeta de hormigón de 5 cm de espesor en la célula de ensayo.

Fotografía 26.- Esquinas deterioradas por la erosión.

Fotografía 27.- Losa superior arrancada por los temporales.

que presente un coeficiente de permeabilidad al oxígeno (medido sobre probeta de 28 días de edad) máximo de 3 x 10-16 m2. Estas exigen-cias, más restrictivas que las recogidas en la Instrucción EHE, pueden alcanzarse con mayor facilidad utilizando cementos con adiciones.

En el caso de cajones permanentemente sumer-gidos (ambiente IIIb), para disminuir la velocidad de penetración de cloruros se debe utilizar un hormigón que cumpla una profundidad de pe-netración de agua máxima de 50 mm y media de 30 mm, tal como recoge la Instrucción EHE.

CASO ESPECIAL DE MUELLES-DIQUE

En caso de utilizar la técnica de los cajones flotantes para la construcción de diques, hay que tener en cuenta, adicionalmente a todo lo anterior, que el hormigón estará sometido si-multáneamente a un proceso de erosión (am-biente Clase E de la Instrucción EHE). Por lo tanto, para garantizar una calidad del hormigón adecuada frente a la erosión, será necesario tomar las siguientes medidas adicionales:

− En la medida de lo posible, el árido fino a emplear en la elaboración del hormigón será de cuarzo u otro material con una du-reza superior o igual a éste.

− El árido grueso deberá tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30.

− El contenido de cemento máximo estará li-mitado en función del tamaño máximo del árido de acuerdo con:

• Para dmáx=10 mm, C≤400 kg/m3

• Para dmáx=20 mm, C≤375 kg/m3

• Para dmáx=40 mm, C=350 kg/m3 (salvo que esto sea incompatible con la resistencia mí-nima exigida al hormigón).

Además, durante la ejecución y fondeo de los cajones es necesario asegurar una per-fecta alineación del paramento del dique y cobra especial importancia el acabado achaflanado de las esquinas de los cajones, ya que de lo contrario se producirá una ero-sión acelerada del hormigón expuesto. Tam-bién es necesaria una sujeción adecuada de la losa superior, pues corre el peligro de ser arrancada durante los temporales (Fotogra-fías 26 y 27).


Tecnología • �7

CONSIDERACIONES FINALES

En definitiva, las directrices fundamentales que hay que tener en cuenta para mejorar la calidad del hormigón de los cajones de mue-lles portuarios, de modo que se pueda alcan-zar una vida útil de los mismos de 50 años, son las siguientes:- El diseño de los cajones debe buscar una

geometría sencilla, con superficies lisas, siendo recomendables los chaflanes am-plios en las esquinas.

- El hormigón de los cajones estará sometido a una ambiente IIIb + Qb o a un ambiente IIIc + Qc, siendo este segundo caso el más exigente y el que requiere una calidad del hormigón superior.

- El cemento será en todo caso resistente a los sulfatos o al agua de mar, y con limitación mínima y máxima del contenido de AC3. Es aconsejable la utilización de cementos con alto contenido de adición.

- Durante la ejecución de los cajones, es ne-cesario adecuar la velocidad de izado del encofrado deslizante para evitar deterioros superficiales y han de evitarse los golpes en las esquinas y las faltas de alineación du-rante el fondeo. Cualquier desperfecto que pudiera producirse debe ser reparado antes de la puesta en servicio del cajón. También

hay que garantizar que los recubrimientos de proyecto se cumplen.

- La utilización de encofrados deslizantes sobre plataformas flotantes, que implica el contacto directo del hormigón con el agua de mar sin curado previo, no tiene una in-fluencia negativa sobre el hormigón armado siempre que el hormigón sea de muy redu-cida permeabilidad.

- Para controlar la durabilidad del hormigón es necesario realizar el ensayo de determi-nación de la profundidad de agua bajo pre-sión, ya que la resistencia a compresión no es un parámetro válido para caracterizar la impermeabilidad del hormigón. Se han pro-porcionado los límites que deben cumplir los resultados de este ensayo para el caso de los cajones portuarios.

En el caso del hormigón de los cajones utili-zados para la construcción de diques, ade-más de las anteriores consideraciones hay que tener en cuenta las siguientes:- El hormigón estará sometido también a una

ambiente Clase E (erosión), lo que exige unos requisitos adicionales a la calidad de los áridos y al contenido de cemento.

- Hay que cuidar especialmente la alineación de los cajones en el dique y el achaflanado de las esquinas, así como la correcta suje-ción de la losa superior.

REFERENCIAS

− ALAEJOS, P.; BERMÚDEZ, M.A. (2003). Estudio del comportamiento del hormigón de los cajones utilizados en diques portuarios. Informe para Puertos del Estado. Madrid: Laboratorio Central de Estructuras y Materiales. CEDEX.

− ALAEJOS, P.; BERMÚDEZ, M.A. (2005). Estudio del comportamiento del hormigón de los cajones utilizados en muelles portuarios del atlántico. Informe para Puertos del Estado. Madrid: Laboratorio Central de Estructuras y Materiales. CEDEX.

− MINISTERIO DE FOMENTO (1998). Instrucción de Hormi-gón Estructural: EHE. Madrid: Ed. Centro de Publicaciones.

− U.S. ARMY COASTAL ENGINEERING RESEARCH CENTER (1984). Shore Protection Manual.

− FIP RECOMMENDATIONS (1985). Design and Construction of Concrete Sea Structures. Londres: Thomas Telford Ltd.

− RILEM TECHNICAL COMMITTEE 32-RCA. SUBCOM-MITEE “LONG-TIME STUDIES” (1985). “Seawater Attack on Concrete and Precautionary Measures”. Mate-rials and Structures, Vol. 18, Nº 105, 223-226.

− LÓPEZ SÁNCHEZ, P (1998). Durabilidad del hormigón en ambiente marino. Cuadernos INTEMAC, Nº 31 – 3er tri-mestre.

− AENOR (2001). Ensayos de hormigón endurecido. Parte 8: Profundidad de penetración de agua bajo presión. NOR-MA UNE-EN 12390-8. Madrid: Ed. AENOR.

− KOLLEK, J.J. (1989). “La determinación de la permeabi-lidad del hormigón al oxígeno mediante el método del CEMBUREAU – una recomendación”. Materials and Struc-tures, Vol. 22.

− CEB. (1998). Strategies for testing and assessment of concrete structures. Guidance Report. Boletín CEB nº 243. Lausanne.

− AENOR (2001). Cementos con características adiciona-les. Parte 2: cementos resistentes al agua de mar. NORMA UNE 80303-2:2001. Madrid: Ed. AENOR.

− AENOR (2001). Cementos con características adiciona-les. Parte 1: cementos resistentes a los sulfatos. NORMA UNE 80303-1:2001. Madrid: Ed. AENOR.

− ACI (2002). Fixed Offshore Concrete Structures. ACI 357R. En ACI Manual of Concrete Practice 2002 Part 5. Design and Construction Practices. Detroit: Ed. American Concrete Institute

− BS (1984). British Standard Code of Practice for Maritime Structures. BS 6349. British Standards Institution.

− MANGAT, P.S.; LIMBACHIYA, M.C. (1999). “Effect of initial curing on chloride diffusion in concrete repair mate-rials”. Cement and Concrete Research, Vol. 29, Nº 9, Sep-tember, 1475-1485.

Documents

Muelle de Hormigon