Nivelación de hormigón

En ingeniería civil, la nivelación de hormigón es un procedimiento que busca corregir una superficie irregular modificando la base sobre la que se asienta. Es una alternativa más económica que el vertido de hormigón nuevo y se realiza habitualmente en pequeños negocios y viviendas particulares, así como en fábricas, almacenes, aeropuertos, carreteras, autopistas y otras infraestructuras.

Las losas de hormigón pueden ser susceptibles al asentamiento debido a una amplia variedad de factores, siendo el más común la inconsistencia de la humedad en el suelo . El suelo se expande y se contrae a medida que fluctúan los niveles de humedad durante las estaciones secas y lluviosas . En algunas partes de los Estados Unidos, los suelos naturales pueden consolidarse con el tiempo, incluyendo áreas que van desde Texas hasta Wisconsin . La erosión del suelo también contribuye al asentamiento del hormigón, lo cual es común en lugares con drenaje inadecuado . Las losas de hormigón construidas sobre terrenos rellenados también pueden asentarse excesivamente. Esto es común en casas con sótanos, ya que el relleno en el exterior de los cimientos a menudo no se compacta correctamente. En algunos casos, las losas de acera o patio mal diseñadas dirigen el agua hacia el sótano de una estructura. Las raíces de los árboles también pueden afectar al hormigón, incluso con la fuerza suficiente para levantar una losa o atravesarla por completo; esto es común a lo largo de las vías públicas , especialmente en áreas metropolitanas . ^{[ 1 ]}

El asentamiento del hormigón, las superficies de hormigón irregulares y los cimientos desnivelados también pueden ser causados ​​por la actividad sísmica, especialmente en países propensos a terremotos como Japón, Nueva Zelanda, Turquía y Estados Unidos.

El "slabjacking" es una técnica especializada para la reparación de hormigón. Básicamente, consiste en levantar una losa de hormigón hundida bombeando una sustancia a través del hormigón, empujándola desde abajo. Este proceso también se conoce como "mudjacking" o "inyección a presión".

Los registros sobre el levantamiento de grandes losas de hormigón mediante presión hidráulica se remontan a principios del siglo XX. Los primeros contratistas utilizaban una mezcla de suelos locales (a veces con piedra caliza triturada o cemento para mayor resistencia), lo que producía una sustancia similar al lodo, de ahí el término "inyección de lodo". En los últimos años, algunos contratistas de elevación de losas han comenzado a utilizar espuma de poliuretano expansiva . Cada método tiene sus ventajas y desventajas.

El proceso de elevación de losas generalmente comienza con la perforación de orificios de acceso en el concreto, ubicados estratégicamente para maximizar la elevación. El tamaño de estos orificios varía de 3/8" a 3", dependiendo del proceso utilizado.

Las inyecciones iniciales de material rellenan cualquier espacio vacío bajo la losa. Una vez lleno el espacio vacío, las inyecciones posteriores comenzarán a levantar el hormigón en cuestión de minutos. Tras levantar las losas, se tapan los orificios de acceso y se da por finalizado el trabajo. El proceso es rápido en comparación con los métodos tradicionales de demolición y sustitución, y causa mínimas molestias en las zonas circundantes.

La tecnología de elevación de losas tiene varias ventajas, entre ellas:

• Coste: puede ser significativamente menos costoso que el hormigón nuevo.
• Rapidez en la reparación: el hormigón suele estar listo para su uso en cuestión de horas, a diferencia del hormigón nuevo, que requiere días.
• Impacto ambiental mínimo o nulo, principalmente debido a que se evita que los residuos terminen en vertederos.
• Estética: no altera el entorno ni el paisaje circundante.

El levantamiento de losas también tiene algunas limitaciones, entre ellas:

• El hormigón debe estar en bastante buen estado; si hay demasiadas grietas, la única opción podría ser reemplazarlo.
• Pueden aparecer nuevas grietas al levantar la losa; la mayoría ya estaban presentes, solo que no eran visibles antes del levantamiento.
• Posible reasentamiento: si se vierte hormigón sobre suelos mal compactados, este puede hundirse aún más. Sin embargo, esto también puede ocurrir con hormigón nuevo.

El levantamiento de losas generalmente se puede dividir en tres tipos de procesos principales:

El término inyección de lodo ^{[ 2 ]} se origina a partir del uso de una mezcla de tierra vegetal y cemento Portland inyectada bajo tierra para levantar hidráulicamente las losas de hormigón. La inyección de lodo se puede realizar con diversas mezclas. La más común es una mezcla de tierra o arena local, mezclada con agua y cemento. Se pueden incluir otros aditivos en la mezcla para aumentar la "bombeabilidad"/lubricación, mejorar la resistencia/tiempos de curado o como relleno. Los aditivos que pueden estar presentes incluyen: arcilla / bentonita , ceniza volante , arena de estanque, grava de guisante , cementos para mampostería o cal triturada . Este proceso generalmente requiere agujeros de entre 1" y 2" de diámetro. Este "lodo" se inyecta debajo de las losas de hormigón, a menudo utilizando una bomba móvil que puede acceder a la mayoría de las losas. Una vez que el hueco debajo de la losa está lleno, la presión se acumula debajo de la losa, levantando el hormigón de nuevo a su lugar. Una vez en su lugar, los agujeros se rellenan con una lechada del mismo color .

Beneficios del levantamiento de lodo:

• Elevación de la losa a baja presión
• Elevación de la losa controlada con precisión
• Es posible lograr una mayor resistencia a la compresión que con la nivelación de espuma.
• Económico
• El equipo puede acceder a lugares a distancias mayores que la espuma de poliuretano.
• Respetuoso con el medio ambiente. Se acepta en las plantas de reciclaje de hormigón, a diferencia de la espuma de polietileno, y no necesita separarse del hormigón.

Desventajas del levantamiento de lodo:

• Por lo general, los períodos de garantía son más cortos que los que ofrecen los contratistas de espuma de poliuretano.
• Requiere más limpieza posterior en comparación con la nivelación con espuma.
• Los agujeros más grandes de los tres procesos principales
• Puede ser un proceso más lento debido al menor volumen de material del carro móvil.
• No resiste la erosión ni rellena huecos tan bien como la espuma de poliuretano. ^{[ 3 ]}

Este método utiliza caliza pulverizada, comúnmente llamada cal agrícola , mezclada con agua y, a veces, cemento Portland , para crear una lechada con una consistencia similar a la de un batido espeso. Esta lechada se bombea hidráulicamente debajo de la losa a través de orificios de 2,5 cm (1 pulgada). Debido a su naturaleza semifluida, se contrae a sí misma, llenando los huecos debajo de la losa. Una vez que el hueco está lleno, la presión aumenta, elevando lentamente la losa hasta su posición. Gracias a la baja presión de este método, los profesionales capacitados pueden controlar con precisión la elevación de la losa de concreto, sin preocuparse de levantarla demasiado. Esto también disminuye la probabilidad de agrietar o dañar aún más la losa. Una vez que la losa está en su lugar, los orificios se rellenan con una lechada sin retracción del mismo color.

Aunque la presión de inyección es relativamente baja, en comparación con la nivelación con espuma, la nivelación con lechada de piedra tiene una alta resistencia a la compresión de 240 libras por pulgada cuadrada. ^{[ 4 ]} Esto equivale a 34 560 libras de fuerza de elevación por pie cuadrado. Con la adición de cemento Portland, esta resistencia puede aumentar a más de 6000 psi ^{[ 5 ]} o 864 000 libras por pie cuadrado. Una vez que la lechada se seca, crea una base de piedra casi sólida para el hormigón nivelado (muy similar a la base de piedra original sobre la que se vertió el hormigón).

Beneficios de la nivelación con lechada de piedra

• Elevación de losas a baja presión
• Elevación de la losa controlada con precisión
• Cuando la lechada de caliza se seca, crea una superficie dura para la losa de hormigón.
• Agujeros más pequeños que los de la inyección de lodo.
• Mayor resistencia a la compresión entre los tres métodos.
• Respetuoso con el medio ambiente
• Económico

Desventajas de la nivelación con lechada de piedra:

• Requiere más limpieza posterior en comparación con la nivelación con espuma.
• Las losas que se van a levantar deben estar normalmente a menos de 30 metros del equipo de bombeo montado sobre camión.
• Agujeros más grandes que la nivelación con espuma
• Sin suficiente cemento, el agua de lluvia puede erosionar los materiales de nivelación de piedra caliza, lo que provoca un nuevo asentamiento.

^{[ 6 ]}

La nivelación con espuma utiliza poliuretano en un proceso de inyección. ^{[ 7 ]} Un polímero de dos componentes ^{[ 8 ]} se inyecta a través de un orificio de menos de una pulgada de diámetro. Aunque el material se inyecta a una presión mayor que las lechadas cementicias tradicionales , la presión no es lo que causa el levantamiento. La expansión de las burbujas de aire en el material inyectado debajo de la superficie de la losa realiza la acción de levantamiento real a medida que la resina líquida reacciona y se convierte en una espuma estructural. El material inyectado debajo de una losa que se va a levantar encontrará primero suelos débiles, expandiéndose en ellos de tal manera que se consolida y hace que los subsuelos se vuelvan más densos y llenen cualquier hueco debajo de la losa. Una propiedad inherente de las espumas expansivas es que seguirán el camino de menor resistencia, expandiéndose en todas direcciones. Otra propiedad inherente es que alcanzan un estado hidrófobo o insensible al agua cuando se curan, con tiempos de curado del 100% de tan solo 30 minutos. Las inyecciones de celda cerrada no retienen humedad y no están sujetas a erosión una vez colocadas.

Algunas espumas de polímero de celda cerrada tienen capacidades de elevación base de 6000 libras por pie cuadrado [CONVERTIR] y se han realizado procedimientos de nivelación en los que se han levantado y estabilizado cargas de hasta 125 toneladas en un área superficial de menos de 900 pies cuadrados. Algunas espumas son incluso más resistentes, con resistencias a la compresión de 50 psi y 100 psi en estado de expansión libre. Esto equivale a 7200–14 000 libras por pie cuadrado [CONVERTIR] de soporte. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Beneficios de la nivelación con espuma estructural expandible

• Cumple con los requisitos de resistencia a la compresión cuando soporta losas de carretera ^{[ 11 ].}
• Los consumidores se benefician de períodos de garantía más largos con la espuma de poliuretano.
• Requiere menos limpieza que el sistema de inyección de lodo o la nivelación con lechada de caliza.
• agujeros más pequeños
• Las unidades móviles pueden llegar a zonas inaccesibles para los equipos montados en camiones.
• No retiene la humedad
• No se erosiona al estar expuesto al agua de lluvia.

Desventajas de la nivelación con espuma estructural expansiva:

• Requiere técnicos especialmente capacitados para su correcta instalación.
• Se requieren mayores habilidades técnicas para la operación y el mantenimiento de los equipos.
• Una instalación incorrecta del poliuretano puede provocar una acumulación intensa de calor.
• No es respetuoso con el medio ambiente, ya que el poliuretano es un plástico ^{[ 12 ].}
• Toxicidad potencial del polvo de espuma estructural ^{[ 13 ]}
• Puede adherirse y manchar permanentemente otras superficies circundantes.
• Derivado del petróleo crudo, transportado a refinerías, plantas de fabricación, consumidores y, en última instancia, a lugares de trabajo, genera un impacto ambiental negativo que resulta en una mayor emisión de CO2 _y la quema de combustible.
• El calor intenso puede acumularse, provocando la autocombustión y la inflamabilidad del poliuretano debido a una instalación incorrecta.