Eurosurfas 2011: Congreso DEIA - Ramon Martinez
58
Congreso DEIA Congreso DEIA 1 Diseño, Ecología, Innovación y Ahorro Barcelona, 15 de Noviembre de 2011
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Protección del hormigón: Impregnaciones Hidrófogas
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DE
IA
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IA
1
Diseño, Ecología, Innovación y Ahorro
Barcelona, 15 de Noviembre de 2011
Co
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IA
Co
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DE
IA
2
Sika S.A.U.
Innovación desde
su fundación en 1910
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Índice
Daños en el hormigón
Protección del hormigón: UNE-EN
1504:2
Impregnaciones Hidrófobas:
* Definición y tipos
* Ensayos
Referencias
3
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IA
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IA
4
Más del 50%
provienen de
la humedad de
forma directa ó
indirecta
Cracks
Debonding
Thermal Insulation
Deformation
Acoustic
Stability
Maintenance Various
Superficial Degradation 11
10
13
5
4 2
2 2 24
Fuente: CSTB, Belgium
Corrosion
Hygrothermy
31
4
2
Humidity
Aspect
10
Daños principales en el Hormigón: Causas
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Daños principales en el Hormigón: Causas
El agua lleva una serie de sustancias disueltas: cloruros y sulfatos que tienen una influencia negativa sobre las estructuras de hormigón.
Cloruros
Sulfatos
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6
Principales Daños en el Hormigón: Consecuencias
SO42- Ataque por
sulfatos
CO2 Carbonatación
↕ 0
C Ataque ciclos hielo-
deshielo
Cl- O2 Corrosión de
armaduras por cloruros
SiO2 Reacción Alcali-Árido K2O
H2O
H2O
H2O
H2O
H2O
+
+
+
+
+
+
+
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7
Corrosión inducida por
Carbonatación, sales de deshielo
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Corrosión inducida por cloruros,
sulfatos
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Consecuencias
Agua
Daño Estructural
Menor Durabilidad
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Productos y sistemas para la protección superficial
del hormigón.
Impregnación Hidrófoba
Protección del Hormigón: UNE-EN
1504:2
Impregnación
Revestimiento
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IA
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11
Objetivos de los sistemas de protección
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IA
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DE
IA ¿Qué es una Impregnación Hidrófobas?
12
Definición según UNE-EN 1504:2 Tratamiento dado al hormigón que
genera una superficie repelente al
agua. Los poros y capilares están
revestidos internamente, pero no
rellenos. No se genera capa sobre la
superficie y no hay ó es muy leve
cambio estético.
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IA
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DE
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¿Qué es una Impregnación Hidrófobas? 13
Son materiales transparentes, generan una
protección sobre el hormigón sin formar capa,
aumentando la durabilidad de la estructura.
No cambian la estética debido al tamaño pequeño
de las moléculas.
Impregnación
Hidrófoba
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Co
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¿En qué se basa su funcionamiento? 14
Fuerte
adherencia al
soporte
Difusión vapor
de agua
Efecto Hidrófobo
R
Si
O O O
R
Si
O O O
Las impregnaciones Hidrófugas son tratamientos que cambian la tensión superficial
de soportes minerales incluido el hormigón y producen una superficie repelente al
agua y agentes agresivos disueltos en ella como cloruros y sulfatos.
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¿Qué es una Impregnación Hidrófoba? 15
Soporte Sin Hidrófugo
• La tensión superficial es mayor que la del propio agua.
• La atracción del soporte al agua es mayor que la propia interacción entre las moléculas del agua.
Soporte Hidrófugo
• Reducción de la tensión superficial por la impregnación hidrófuga. La atracción intermolecular es mucho mayor que la atracción del soporte sobre el agua.
Absorción del agua por el soporte! La superficie repele el agua!
0 0
θ 0o θ 1800
Tensión superficial ≈ 80 mN/m Tensión superficial de soporte
hidrofugado ≈ 14 – 24 mN/m
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DE
IA Efecto “Paraguas”
16
´ Comportamiento: PROTECCIÓN
Reducción de la penetración de agua
Reducción de la penetración de otras
sustancias (cloruros, sulfatos, etc.)
Reducción de la corrosión de
armaduras
Aumento de la resistencia hielo-
deshielo
Resistencia a las reacciones álcali-
árido
No afecta a la permeabilidad del
soporte
Aumento de la protección frente a la
contaminación
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Permite la evaporación
Reducción de eflorescencias
Soporte seco
Baja cantidad de agua en los poros
(no favorece la corrosión)
Etc,
¿Por qué es importante“la difusión del vapor de agua”?
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Función = Protección = Durabilidad Mantener el agua fuera de la estructura PROTECCIÓN FRENTE:
Heladas
Sales de deshielo
Penetración de cloruros
Carbonatación
Ataque por sulfatos
etc.
Función de las Impregnaciones Hidrófobas
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Aspectos de durabilidad
Función de las Impregnaciones Hidrófobas
Previenen los daños por ciclos de hielo-
deshielo.
Previene la corrosión de la armadura al
limitar el contenido de agua en el
soporte, cloruros, sales…
Aumento de la protección como
imprimación para revestimientos: previene
la entrada de agua y sustancias disueltas
en huecos ó defectos.
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Aspecto Estético
Función de las Impregnaciones Hidrófobas
Protección de la estructura sin cambios
estéticos
Reducción de eflorescencias
Reducción del crecimiento de
microorganismos
Aumento del aislamiento térmico por el
efecto de secado de las fachadas.
Reducción de la contaminación en el
soporte: polvo, suciedad
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Para diferentes proyectos
Edificios Casas Rampas Muros
Silos y torres de
refrigeración Galerías y túneles Estructuras marinas Puentes
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Materiales
Tecnologías
Silano Siloxanos Siliconatos
Moléculas pequeñas
(Tamaño~0.4 -1.5 nm)
Moléculas de tamaño medio-grande
(Tamaño ~3 -30 nm)
Moléculas pequeñas
(Tamaño ~0.3 -0.6 nm)
Alta penetración
(debido al tamaño pequeño de las
moléculas y la no polaridad)
Penetración media
(debido al tamaño medio y la no
polaridad)
Penetración baja
(debido a la polaridad)
No polar No polar Polar
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Tecnología
Ø 0.1 µm
0,4 nm
Silanos
Micro poros
70 µm
= 10-6 m 1 µm Micro meter
= 10-9 m 1 nm Nano meter
= 10-10 m 1 Å Angström
= 10-12 m 1 pm Pico meter
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Tecnología con Silanos
Requieren un alto contenido en sustancias activas debido a su baja masa molecular y su volatilidad
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Desventajas:
Alta volatilidad
Pérdida de material (tipo líquido no crema) durante la aplicación
Tipos:
Base disolvente: Rango de concentración: 20 - 100%
Base agua: Rango de concentración: 20 - 50%
Cremoso: Rango de concentración: 25 - 80%
Ventajas:
Alta penetración
Estabilidad alcalina
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Tecnología Siloxanos
26
Tipos:
Base disolvente: Rango de concentración de 5 a 20%
Base agua: Rango de concentración de 7 a 20%
Desventajas:
Baja penetración debido a las cadenas moleculares
Riesgo de oscurecimiento del soporte sobre todo en altas concentraciones de
siloxanos
Ventajas:
Buen efecto perla
Estabilidad alcalina
Requieren menor contenido en sustancias
activas debido a su baja volatilidad, el producto
permanece en la superficie.
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Tecnología Siliconatos
Necesitan bajo contenido en sustancias activas debido a la alcalinidad y requieren CO2 para activar la reacción sobre el soporte
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Ventajas:
Buen efecto perla
Buena relación coste-beneficio
Base agua
Desventajas:
Baja penetración
Corta durabilidad
Riesgo de eflorescencias
No adecuado para soportes alcalinos como el hormigón
Reacción lenta – riesgo de lavado en caso de lluvia durante las primeras 24
horas.
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Comparativo 28
Base agua
Base disolvente
Cremoso
Siliconatos Siloxanos Silanos
Hormigón
No resistencia álcalis
Requiere CO2
Rápido efecto perla
Resistencia álcalis
Buen efecto perla
Resistencia álcalis
Alta volatilidad
Alta concentración
No oscurece
Base agua
Base agua
Base disolvente
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Comparativo 29
Reducción de la
penetración de sustancias
agresivas
Resistencia a la
alcalinidad
Resistencia ciclos hielo-
deshielo y sales de
deshielo
Profundidad de
penetración
Durabilidad
Tecnologías
Siliconatos Siloxanos Silano
Reducción de la corrosión
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Comparativa 30
Tecnologías
Siliconatos Siloxanos Silano
Efecto perla
Reducción de polvo en el
soporte
Resistencia UV
Protección frente al
crecimiento de moho
Riesgo de eflorescencias
Riesgo de oscurecimiento
del soporte
Aspecto
Estético
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Comparativa 31
Tecnología
Siliconato Siloxano Silano
Uso como imprimación
Coste del material
Sensible a la humedad
Sensibilidad a la lluvia
Alta cubrición por capa
Volatilidad
Aplicación
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Protección del hormigón mediante Imprenaciones Hidrófobas 32
Hormigón muy compacto
Condición Influencia Implicación Producto
Penetración reducida Tecnología: Silanos
Alto consumo
Sikagard-706 Thixo
Hormigón poroso Alta absorción
Rápida penetración
Silanos líquidos
Rápida absorción
Consumo menor
Sikagard-705 L
Altas temperaturas
Viento
Rápida evaporación
Mayor pérdida de
producto
Producto tipo crema Sikagard-706 Thixo
Salud medioambiental Mayor coste
Productos base agua Sikagard-706 Thixo
Sikagard-705 L
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Ensayos-Normativa
Europea
(EN 1504-2)
Requerimientos básicos
(para todos los usos)
Absorción de agua
Coeficiente de desecación
Grado de penetración
Adicionales (para otros usos)
Resistencia a ciclos hielo-deshielo
Difusión de iones cloruro -
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Criterios
Características Criterio
Grado de Absorción de agua y
resistencia a los álcalis
< 7,5% comparado con probeta sin tratar
< 10 % en inmersión en disolución alcalina
Coeficiente de desecación Clase I: > 30%
Clase II: > 10%
Profundidad de penetración
(W/C = 0,70)
Clase I: < 10mm
Clase II: ≥ 10mm
Pérdida de masa después de ciclos
hielo deshielo en presencia de sales
de deshielo(W/C = 0,70)
La pérdida de masa se deberá producir al menos
20 ciclos más tarde que la experimentada por una
probeta no impregnada.
34
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35
Profundidad de penetración
Profundidad de
penetración
(Clase II: ≥ 10 mm)
(Clase I: < 10 mm)
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Profundidad de penetración
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Ensayos-Normativa
USA
NCHRP 244)
Canada
(Alberta B388)
Requerimientos Requerimientos
Absoción de agua
Reducción difusión iones cloruros
Etc
Reducción de absorción de agua
tras exposición alcalina y abrasión
Adicionales Adicionales Federal Specification SS-W-110C
Quebec Department of Transport
MTQ
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Test independientes
Efecto barrera frente a cloruros:
Test German/Chinese University
Efectividad de las impregnaciones frente a
hormigones fisurados:
Tested German/Chinese University yJapanese University
Profundidad de penetración y cantidades para conseguir
efecto barrera
Prestaciones sobre hormigón fisurado
Profundidad de penetración
Protección prevista para baja penetración de las
impregnaciones
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Test independientes
Durabilidad de las Impregnaciones Hidrófobas:
Investigación llevada a cabo por Swedish
Cement and Concrete Research Institute
Estudio en Estructuras marinas:
Investigación llevada a cabo por Department of
Civil Engineering KULeuven, Belgium
“Este estudio indica que la vida en servicio para un
tratamiento sobre hormigón mediante
impregnaciones hidrófobas puede ser de al menos
15 años”
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40
Durabilidad
Test internos y externos
Evolución durante 10 años
Silanos (Sikagard-705L)
1998 2008
Conforme a SIA 162/5
Baja absorción de agua en la
superficie
Baja absoción de agua en la
superficie
Penetración hasta 6 mm
Time
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Estructuras y Soportes
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En general, existen 3 niveles de protección:
Sistema 1:
Protección del hormigón
Sistema 2:
Protección del hormigón y de las
armaduras
Sistema 3:
Altos requerimientos de
protección
Sikagard Sika Ferrogard
Sikagard
Sika FerroGard
Sikagard
Revestimientos Sikagard
Sistemas Sika para protección del Hormigón
Para estructuras de hormigón con
defectos en el hormigón no visibles
(fisuras < 0.3 mm)
Para exposición severa y riesgo
alto de corrosión de la armadura.
Para exposición severa y protección
de estructuras con alto riesgo de
fisuración.
1
1
2
1
2 3
1
2
1
2
3
1
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DE
IA
Co
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DE
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Requerimientos para Diferentes Tipos de
Estructuras
43
√ Profundidad de penetración
√ Reducción de la absorción
del agua
√ Reducción de la difusión de
iones cloruro
√ Alta resistencia a ciclos de
hielo-deshielo y sales de
deshielo
√ Resistencia UV
Silanos: SIKAGARD-706 Thixo
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IA
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DE
IA
Requerimientos para Diferentes Tipos de
Estructuras
44
√ Profundidad de penetración
√ Reducción de la absorción
del agua
√ Alta resistencia a ciclos de
hielo-deshielo
√ Resistencia UV
Silanos ó Siloxanos: SIKAGARD-706
Thixo ó SIKAGUARD-700 S
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DE
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Requerimientos para Diferentes Tipos de
Estructuras
45
√ Profundidad de penetración
√ Reducción de la absorción
del agua
√ Reducción de la difusión de
iones cloruro
√ Resistencia UV
Silanos : SIKAGARD-706 Thixo
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Requerimientos para Diferentes Tipos de
Estructuras
46
√ Reducción de la absorción
del agua
√ Reducción de eflorescencias
√ Reducción de polvo,
suciedad en el soporte
√ Resistencia UV
Siloxanos ó siliconatos : SIKAGUARD-
703 W, SIKAGUARD 711 ES,
SIKAGUARD-700 S,SIKAGARD-71 W
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Referencias de Obras
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Puentes
Tranesbergsbridge, Suecia
48
Requerimientos:
Protección del viaducto frente a los ciclos
hielo-deshielo y sales de deshielo
Solución Sika:
Sikagard-706 Thixo
Superficie: ~30’000 m²
Aplicación mediante airless
Consumo: 1 x 400 g/m²
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IA
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Puentes
Stäketbridge, Suecia
Solución Sika:
Sikagard-705 L
Superficie tratada: ~20’000 m²
Aplicación por airless
Consumo: 2 x ~150 g/m²
Requerimientos:
Protección del viaducto frente a
los ciclos hielo-deshielo y sales
de deshielo y ambiente marino
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IA
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DE
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Torres de Refrigeración
Tùrow Thermal Power Plant, Poland
50
Requerimientos:
Refuerzo
Protección externa frente a ambiente
industrial muy agresivo
Solución Sika:
Sistema para el exterior:
Imprimación hidrófuga:
Sikagard-700 S
Revestimiento protector:
Sikagard-680 S
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DE
IA
Co
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51
Test adicionales han demostrado como el sistema
de protección se ha mantenido durante más de 16
años!
Torres de refrigeración
Tùrow Thermal Power Plant, Poland
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DE
IA
Estructuras marinas 52
Requirement:
Protection of a 40 years old jetty
against the harsh conditions of marine
environment
Multi layer of protection required
Saldahan Jetty en South Africa
Requerimientos:
Protección de un muelle de más de 40 años
frente al ambiente marino.
Sistema de protección con varias capas
Solución Sika:
Inhibidor de Corrosión:
Sika FerroGard-903
Imprimación hidrófuga:
Sikagard-706 Thixo
Revestimiento de protección elástico:
Sikagard-550 W Elastic
Superficie tratada: ~27’000 m²
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reso
DE
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Estructuras marinas
Requerimientos:
Protección frente al ambiente marino
Sitra Causeway en Bahrain
Solución Sika:
Imprimación hidrófoba:
Sikagard-705 L
Aplicación air less
Consumo: 2x 150g/ m²
Superficie tratada: ~100000 m²
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IA
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DE
IA
Edificios 54
Hotel Tivoli Vilamoura, Algarve, Portugal
en 2009
Requerimientos:
Protección del nuevo edificio
Granito muy poroso
Ambiente marino
Protección para evitar la aparación de
eflorescencias
Solución Sika:
Sikagard-700 S
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DE
IA
Edificios Históricos 55
Palacio Real – tratado con
Sikagard-700 S
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IA
Edificios Públicos 56
Hospital La Plana-Villareal
Solución Sika:
Sikaguard-700 S
Superficie: ~21.000 m²
Consumo: 12.000 kg
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Edificios Públicos 57
Universidad Pontevedra
Solución Sika:
Sikaguard-700 S
Superficie: ~39.000 m²
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IA
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DE
IA
58
