Formas de Presentación de la Humedad en las Construcciones.

Según lo comentado anteriormente, la humedad se presenta de varias formas en la construcción y se engloba en varios grupos:


• Humedad capilar o por remonte capilar procedente del agua subterránea.
• Humedad atmosférica o por agua de lluvia.
• Humedad por filtración.
• Humedad por condensación o por variación de temperatura.
• Humedad de tipo accidental.


Humedad capilar o por remonte capilar
Es la humedad que aparece en las zonas bajas de las construcciones, en cimentaciones o muros, en contacto con el terreno (figura 2.5).

Figura 2.5 Mancha producida por remonte capilar en un muro en contacto con el suelo.

Esta humedad puede ser debida a que los materiales absorben el agua del terreno a través de la cimentación o muros. Las humedades de remonte capilar pueden ser permanentes cuando el nivel freático del terreno está muy alto, o pueden ser temporales o accidentales cuando están relacionadas con las condiciones meteorológicas (suelen aparecer en invierno y secarse en verano).

Agua en el suelo
Los poros del suelo están llenos de aire y agua. Analizando el corte del terreno se distinguen tres estados diferentes (figura 2.6):

Figura 2.6 Seccion en un terreno.

• En un caso extremo todos los poros están llenos de aire, es decir, el suelo está totalmente seco.
• En otro caso límite los poros están completamente llenos de agua, por ejemplo, en suelos situados bajo la capa freática (suelo saturado).
• En el estado intermedio los poros están ocupados en parte por el aire y en parte por el agua. Éste es el caso de los suelos situados por encima de una capa freática (suelos semisaturados).

Agua situadti por encima del nivel freático
Esta agua se mantiene en el suelo mediante fuerzas superficiales o capilares y, por tanto, no puede moverse libremente.

Según la forma de unión con las partículas deF suelo puede distinguirse:

• Agua higroscópica o agua de constitución que es retenida por las fuerzas de atracción de las partículas del suelo. Rodea los granos con una disposición molecular muy cerrada.
Como consecuencia de esta envoltura acuosa existe en los suelos cohesivos no saturados una atracción mutua de las partículas, de tipo superficial (cohesión).
• Agua absorbida que se mantiene en contacto con las partículas del suelo mediante fuerzas de tensión superficial. Se puede distinguir:

1. La película acuosa adsorbida que envuelve los granos del suelo formando una segunda capa.
2. El agua que llena los pequeños ángulos de los poros.
3. El agua absorbida presenta una cierta viscosidad y es independiente del agua libre.

• Agua capilar que tiene su origen en el agua que asciende desde la capa freática por la capilaridad de los pequeños canalículos del suelo, manteniéndose suspendida por efecto de la tensión superficial.
En la zona inmediatamente por encima del nivel freático el agua capilar llena todos los poros (zona de capilaridad completa). A mayor altura solamente algunos poros están llenos de agua (agua colgada), quedando el resto ocupados por aire (zona de capilaridad abierta).
• Agua infiltrada que representa el medio de unión entre el agua de lluvia y el agua freática, contribuyendo al mantenimiento de esta última. Por efecto de la gravedad el agua infiltrada se convierte en agua freática. En su camino contribuye a la formación del agua absorbida y capilar de las capas atravesadas y solamente el volumen sobrante llega a alcanzar finalmente el nivel freático.

Humedad atmosférica o por agua de lluvia
La humedad atmosférica es la que produce el agua de lluvia ai contacto con ia construcción. Sin embargo, los métodos ylos materiales utilizados para ejecutar las construcciones se diseñan para evitar la penetración del agua de lluvia.

La utilización de un material u otro dependerá de la orientación, de los vientos dominantes e incluso de las inclemencias del tiempo, evitando utilizar materiales no preparados para ello. En la figura 2.7 se observa el lavado que sufre un revestimiento a causa del agua de lluvia, la cual actúa como erosionante.

Figura 2.7 Esosión producida en una pared enfoscada a causa de la lluvia.

Con el paso del tiempo la lluvia creará una mancha de humedad que se comunicará a los materiales más o menos porosos que componen los muros exteriores y/o incluso de la cubierta del edificio, tratando de establecer constantemente un equilibrio higrométrico.

Así, en días húmedos y durante las lluvias y nevadas, la humedad de la atmósfera penetraría en tos poros de las piedras, los ladrillos y los morteros, hasta saturarlos de agua. Contrariamente, en días secos y de sol, la atmósfera absorberá la humedad contenida en los muros y producirá su evaporación.

La utilización de materiales muy porosos, como son los productos cerámicos en los revestimientos de fachadas, por su propia naturaleza absorben el agua de lluvia hasta saturar los poros, como se observa en la figura 2.8.

Figura 2.8 Humedad atmosférica en una facada de ladrillo visto.

Sin embargo, en otras ocasiones estos poros se llenan de suciedad producida por la contaminación o por elementos constructivos oxidantes, que con la ayuda del agua de lluvia favorecen la aparición de manchas en los revestimientos (figura 2.9).

Figura 2.9 Manchas en un revestimiento debidas a la humedad atmosférica.

Figura 2.10 Vierteaguas de cubierta.

Figura 2.11 Remates de una cubierta.

Las fachadas de las construcciones se decoran con elementos o sistemas constructivos (alfeizares, albardillas, goterones, etc.) cuyo fin es la evacuación del agua de lluvía, de manera que ésta caiga por gravedad, no resbalando a lo largo de ella (figuras 2.10 y 2.11).

El agua de lluvia que cae sobre una cubierta se conduce al exterior utilizando aleros o vuelos, o se recoge mediante canalones que la conducen hacia los bajantes (figura 2.12). La disposición de los elementos de cubierta debe tener la forma y disposición adecuada para facilitar la recogida y la evacuación de manera que nunca quede acumulada, aunque a veces una mala ejecución da lugar al embalsamiento de las aguas, con el consiguiente riesgo (figura 2.13).

Figura 2.12 Detalle de ka reciguda de agua mediante canalón en una cubierta.

Figura 2.13 Mancha producida por el embalsamiento de aguas en una azotea.

Generalmente las humedades de tipo atmosférico dan lugar a filtraciones puntuales y se deben generalmente a una mala ejecución de los sistemas constructivos. Bastará entonces con tratarlas, como se verá más adelante.

Humedad por condensación
Esta humedad se produce cuando el vapor de agua existente en el interior de una construcción entra en contacto con superficies frías como, por ejemplo, el aluminio de una ventana o el cristal, o una canalización de acero, formando pequeñas gotas de agua. Este fenómeno se suele dar en invierno y favorece la creación de microorganismos que son perjudiciales para la salud, alterando la estética de la construcción.

Humedad contenida en la atmósfera
El aire ambiente contiene siempre una cierta cantidad de vapor de agua. La cantidad de humedad tiene un límite que varía según la temperatura del aire.

Así, por ejemplo, a 10°C el aire puede contener, como máximo, 9,39 g de vapor de agua por cada metro cúbico. Si la temperatura es de 15 °C, esta cantidad máxima es de 12,82 g. Cuando el aire contiene el máximo de vapor de agua que admite, de acuerdo con su temperatura, se considera que está saturado de humedad.

A veces suele suceder que el aire, que está a una temperatura determinada, está envuelto por superficies más fn’as. Es el caso de un edificio con buena calefacción, pero con mal aislamiento en las paredes y los techos, o simplemente tiene una falta de ventilación.

En este caso, el frío de las paredes se transmite a las capas de aire que están en contacto con ellas; este aire baja de temperatura y origina condensaciones que pueden provocar por ejemplo, el desprendimiento de los revestimientos, como las pinturas de tipo plástico (figura 2.14).

Figura 2.14 Desprendimiento de la pintura por efecto de las condensaciones.

Sin embargo, todos los materiales deben mantener una cierta humedad y, a veces, suprimir las condensaciones puede resultar gravoso. Por tanto, se puede deducir que no se debe tratar de suprimir completamente las condensaciones, sino que deben evitarse las condensaciones exageradas (figura 2.15); las condensaciones accidentales y ligeras (sobre todo las que pueden ser absorbidas por los paramentos) no son, en general, peligrosas, ya que ayudan a mantener un cierto equilibrio en los materiales, sobre todo si se trata de madera.

Figura 2.15 Mancha producida por condensación (cerramiento de piscina pública cubierta), aunque a simple vista parece una humedad de carácter atmosférico.

Son las condensaciones que se producen sobre la superficie interior y aparente de los muros e incluso en las instalaciones que discurren por los falsos techos las que provocan la humedad debida a las condensaciones.

Humedad de filtración por presión
Es aquella causada por la penetración directa del agua en el interior de los edificios a través de los muros (figura 2.16) debido a corrientes de agua creadas accidentalmente, por ejemplo, en jardines o por escorrentía de las aguas de lluvia hacia ellas, caso en que el agua es la que ejerce presión sobre la construcción.

Figura 2.16 Ejemplo de una filtración por presión.

Agua freática
Es el agua que se mueve libremente por el terreno sometida únicamente a la fuerza de la gravedad y saturando todos los poros. Las capas que contienen agua freática se denominan acuíferos. La parte inferior de estas capas está constituida por un suelo impermeable o una base rocosa. La superficie superior es el nivel freático. El agua freática puede ser por una corriente de filtración de aguas o ser un manto subterráneo en reposo, como el que se observa en la figura 2.17.

Figura 2.17 Agua freática en reposo.

Entre los diversos tipos de agua freática se pueden citar:

• Agua freática libre, no sometida a presión: en su superficie se equilibran las presiones del agua y del aire.
• Agua libre suspendida: bajo la base del acuífero existe otra zona con poros rellenos de aire.
• Agua artesiana, encerrada bajo presión.
• Acuíferos independientes y separados por capas impermeables.

En la mayoría de los casos no puede evitarse que el suelo sea húmedo. Pero el suelo puede estar saturado o no de humedad, es decir, que los poros pueden o no estar llenos de agua líquida. Una gran parte del suelo siempre está saturada de agua, formándose la capa de agua subálvea o freática.

El nivel de la capa (nivel freático) varía ligeramente durante el transcurso del año y con las lluvias, pero sigue más o menos la configuración del suelo, aproximándose más a la superficie en los fondos que en los promontorios. Por lo que, en general, interesa construir en los lugares elevados, siempre que se pueda (fig. 2.18).

Figura 2.18 Cimentación enterrada y muy cercana al nivel freático ya que toda la superficie de cimentación está siendo tratada.

El nivel freático puede cambiar no sólo según la estación del año sino también por circunstancias imprevisibles o poco previsibles. Por ejemplo:

• Una corriente subterránea de agua puede desviarse por efecto de una obra vecina (muro de un sótano, túnel, construcción subterránea o simplemente deprimida, etc.), afectando a las fincas incluso algo alejadas.
• El cambio progresivo de zona agrícola a zona industrial puede acarrear un aumento de la humedad del suelo, al no ser absorbida por los vegetales.
• El cambio climático, que hace que zonas consideradas húmedas dejen de serlo por variación y aumento de la temperatura, hace descender el nivel de las aguas subterráneas a límites impensables, provocando incluso el vuelco de construcciones.

>>>  Presión del agua sobre las construcciones

Humedad accidental
Se puede decir que cuando en una construcción, que se considera impermeabilizada y que cumple con todos los requisitos y las normas establecidas, todavía aparece humedad es porque el agua ha penetrado de forma accidental.

Las humedades accidentales suelen ser las provocadas por escapes en canalizaciones o defectos de sellado en los materiales tradicionalmente impermeables, como son los azulejos y los suelos de los locales húmedos (baños, cocinas y lavaderos).

Son humedades de tipo puntual y mediante sellado o reparación del elemento que las provoca desaparece.
En la imagen de la figura 2.22 se observan manchas de humedad ya secas, provocadas por roturas en los bajantes de un sótano.

Figura 2.22 Humedad accidental.

Las roturas y los escapes en las conducciones son generalmente determinables y perfectamente reparables. Pero a veces están ocultas y dan lugar a fenómenos confundibles como condensaciones o penetración de humedad del exterior, como se podría pensar en la imagen antenor.

Estas humedades pueden llegar a ser peligrosas, e incluso pueden desmoronar materiales constructivos. En la imagen de la figura 2.23 se observa la humedad creada por la picadura de un bote sifánico, que gota a gota erosionó la bovedilla cerámica del forjado. En la figura 2.24 un poro en un manguetón provocó una humedad accidental que en un principio se pensó que era por condensación.

Figura 2.23 Efectos provocado por una fuga en un bote sifónico empotrado.

Figura 2.24 Efectos provocados por un fuga en un manguetón de un baño.

También se provocan humedades accidentales por la dejadez en las construcciones o por falta de mantenimiento o limpieza de éstas. En la figura 2.25 se observa la gran posibilidad de que por falta de limpieza de la cubierta pueda provocarse el rebosamiento de las aguas fuera de la canal de las tejas, produciendo filtraciones accidentales, en el caso de que por la parte inferior no estuviera impermeabilizada la cubierta, como sucede algunas veces.

Figura 2.25 Falta de limpieza en una cubierta.

También se observa en la figura 2.26 la posibilidad de penetración de agua de forma accidental por defecto de sellado en la medianería de dos edificaciones, a pesar de que a una de ellas teóricamente se le ha puesto una albardilla.

Figura 2.26 Falta de sellado en la medianería de dos edificaciones.

Detección de la Humedad en la Contrucción.

En la actualidad, la inspección de una construcción requiere realizar un análisis o estudio de la humedad ya que, como se ha comentado, es una de las patologías más frecuentes.

Al realizar estos análisis, a veces la humedad se manifiesta y se puede evaluar un dictamen o informe; pero la humedad es muy peligrosa para algunos materiales y, sin embargo, no es detectable por los sentidos y es necesario utilizar aparatos que la analicen. El analizador de la humedad más usado es un higrómetro.

Al inspeccionar la presencia de humedad en una construcción no interesa obtener el porcentaje del contenido de ésta; pero no informa de si un material está húmedo o seco. Por ejemplo, si se observa un material e indica el 5% esto puede sugerir que si el material es madera está muy seca, sin embargo, para un mortero de cemento es húmedo y para un revestimiento de yeso también.

De todos los materiales que se encuentran en los edificios, la madera es uno de los que más se benefician de la medición del porcentaje del contenido de humedad, ya que el resultado es significativo, en el sentido de que generalmente se conoce y acepta que la madera se pudre cuando está más húmeda que el 20%.
Condensaciones o infiltraciones.

Ya se ha comentado que se puede medir el contenido de humedad de un soporte con ayuda de medidores o higrómetros. Pero cuando se obtiene ese valor no se es capaz de analizar la procedencia de la humedad.




Condensaciones o infiltraciones
Ya se ha comentado que se puede medir el contenido de humedad de un soporte con ayuda de medidores o higrómetros. Pero cuando se obtiene ese valor no se es capaz de analizar la procedencia de la humedad.
Un caso muy concreto es saber diferenciar si un soporte o pared tienen un problema de condensación, capilaridad o infiltración (figura 2.1). Estos dos fenómenos suelen ser confundidos, dado que visualmente presentan los mismos síntomas y desgraciadamente las mismas consecuencias.

Figura 2.1 Mancha producida por filtración de un jardín trasero al muro, aunque aparentemente parece un remonte capilar.

Un método sencillo y casero para diferenciar uno y otro problema consiste en situar una hoja de papel de aluminio doméstico, de 25 x 25 cm, aproximadamente, en el muro húmedo y fijarlo con ayuda de una cinta adhesiva, sellando completamente los cuatro bordes en toda su longitud; se mantiene la hoja sin tocar durante un mínimo de 3 días, pasados los cuales puede despegarse y observar la cara interna.
Si la cara interna está húmeda, el muro tiene penetración de agua de uno u otro tipo (por infiltración o capilaridad); si la cara en contacto con el muro permanece seca, y en cambio la cara exterior está húmeda, se trata de un problema de condensación.

Diagnóstico completo
Sería una imprudencia llevar a cabo una inspección sin un higrómetro, pero no sería menos imprudente fiarse sólo de un higrómetro para realizar el diagnóstico completo ya que con frecuencia, tal y como se ha observado, se confunden las distintas procedencias de la humedad y luego se recomienda la impermeabilización o tratamiento equivocado o incluso inadecuado (figura 2.2).

Figura 2.2 Humedad producida por infiltración, que ha provocado una mancha de aspecto desagradable, y no por condensación.

Existe una amplia gama de aparatos para llevar a cabo el estudio y control ambiental de una construcción y de su entorno. Los más usados frecuentemente son los que se citan a continuación:

Psicómetros
Son instrumentos que miden la humedad relativa del aire, según ia cliterencia de temperatura que se establece entre un termómetro seco y otro con el bulbo húmedo a causa de la evaporación acelerada por una corriente de aire.

Termohigrómetros (figura 2.3)
Son instrumentos que miden la humedad relativa del aire, la temperatura y el punto de rocío. Hay dos tipos fundamentales: los electrónicos, basados en las variaciones de conductividad eléctrica, en función de la humedad, y los de membrana o cabellos, en los que generalmente el sensor de temperatura es el bimetal.

Figura 2.3 Modelo de termohigrómetro.

Termohigrógrafos (figura 2.4)
Son instrumentos que, según cualquiera de los sistemas anteriores, registran de forma continuada los valores de temperatura y humedad ambientales, y pueden obtener resultados gráficos diarios, semanales y mensuales, entre otros.

Figura 2.4 Modelo de termohigrófo.

Termómetros
Son instrumentos que miden la temperatura ambiental, según la dilatación de líquidos, la dilatación diferencial de dos metales o la variación de la resistencia eléctrica en función de la temperatura.

El estudio y análisis de cado uno de los resultados facilitarán la realización de la procedencia de la jumedad y se podrá emitir un juicio adecuado.

Porosidad y Estanquidad en la Construcción.

Porosidad y absorción
Como consecuencia de la estructura interna, cada material posee una cantidad de poros o huecos, en su interior, expresándose la porosidad como la relación que existe entre el volumen que ocupa una pieza con respecto al volumen que ocupan los poros, es decir,

Donde:
• n: porosidad.
• vp: volumen ocupado por los poros.
• vt: volumen total de la pieza.

Es evidente que cuando más poroso es un material mayor capacidad tiene de absorber un líquido interiormente (figura 1.7).

Figura 1.7 Absorción por porosidad de un revestimiento.

La absorción es un índice que indica la capacidad de absorber un líquido, generalmente agua, que tienen todos los materiales de construcción. Este índice es muy importante, pues un material no poroso no podrá ejecutarse con materiales impermeabilizantes de dispersión acuosa o mediante pintura, tratamiento de mortero, ya que sería incapaz de absorber la humedad.

Además, un material sin absorción debe dejar pasar el vapor de agua para poder transpirar y, por tanto, ventilarse, para &.4tar ciertas patologías.

Estanquidad
Es la capacidad de un material de impedir totalmente el paso del agua líquida. Los materiales que puede decirse que son estancos por naturaleza son los plásticos.

No hay que confundir este concepto con impermeabilidad que es la resistencia que ofrece un material al paso del agua líquida, pero no el paso del vapor de agua. Un material estanco es una botella de agua de polietileno, mientras que una pintura plástica no deja pasar el agua de lluvia, pero permite transpirar, es decir, evaporar agua; sin embargo es un material impermeable (figura 1.8).

Figurea 1.8 Ejemplo de una jardinera impermeabilizada y estanca.

Precisamente, a la mayoría de los materiales se le someten a pruebas de estanquidad. En el caso de una carpintería, este ensayo se realiza con un difusor de ducha, conectado a una manguera, y se proyectará agua en forma de lluvia sobre la carpintería recibida en la obra y acristalada. Este ensayo se realizará durante 8 horas (figura 1.9).

Figura 1.9 Detalle de una unión en la ventana con cerramiento sellada con materiales de estanquidad.

Se realizará uno por cada 20 unidades y se considerará no aceptable cuando se produzca penetración de agua en el interior de la carpintería.

Capilaridad en la Construcción.

Se denomina capilaridad a la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido, por ejemplo, en las paredes de un tubo (figura 1.5).

Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos comunicantes, según la cual una masa de ilquido tiene el mismo nivel en todos los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares, es decir, tubos de diámetro muy pequeño.

La capilaridad, o acción capilar, depende de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir, ascenderá por encima del nivel hidrostático.

La absorción de agua por una esponja y la ascensión de la cera fundida por el pabilo de una vela son ejemplos familiares de ascensión capilar.

Figura 1.5. Ensayo de los tubos capilares.

Sin embargo, el agua que sube por un terreno es debida, en parte, a la capilaridad y un muro en contacto con éste la absorberá también, tal y como aparece en la imagen de la figura 1.6.

Por eso, la cantidad de agua retenida depende del tamaño y de la disposición de los poros en el terreno. En suelos gruesos y disgregados, como los de gravas, el agua tiende a drenarse hacia abajo por la acción de la gravedad, quedando una poca cantidad. Sin embargo, los suelos compuestos por partículas finas, como los arcillosos, suelen tener una porosidad total superior; por tanto, retienen cantidades de agua mayores que los suelos de textura gruesa.

Figura 1.6. Humedades por capilaridad.

Permeabilidad e impermeabilidad en la Construcción.

Se define la permeabilidad o difusión al vapor de agua (dv) como la cantidad de vapor que pasa a través de la unidad de superficie de material de espesor unidad cuando la diferencia de presión de vapor entre sus caras es la unidad.

Se mide generalmente en g cm/mmHg m2 día. En unidades SI se expresa en g m/MN s (gramo metro por meganewton segundo).

La equivalencia es:

Así mismo, se define la resistencia al vapor (rv) como el inverso de la permeabilidad al vapor dv.

Se puede considerar impermeabilidad cuando un revestimiento o cualquier otro material ofrece una resistencia a la penetración del agua de lluvia, pero no al vapor de agua (figura 1.4).

Figura 1.4 Sección de un cerramiento de fachada.

La resistencia al vapor de agua o rv es el valor de la resistencia total de un material de espesor e o combinación de varios, a la difusión del vapor de agua. Es decir:

Se expresa normalmente en mmHg m2 día’g. En unidades SI se expresa en MN s/a (meganewton segundo por gramo).

La equivalencia es:

 

En un cerramiento formado por varias capas su resistencia al paso del vapor será la suma de las resistencias de cada una de las capas, despreciándose las resistencias superficiales:

Los materiales con juntas no tienen una resistencia al vapor uniforme ya que sus juntas resultan generalmente más permeables que el resto. En este caso, debe emplearse la resistencia al vapor útil del conjunto, repartiendo las resistencias al vapor proporcionalmente a las superficies que ocupen las juntas y el resto. Es decir, puede:

La permeabilidad de un material al vapor de agua viene dada por su coeficiente de permeabilidad, cuyos valores típicos se señalan en las tablas siguientes.

Los datos que aparecen en las tablas 1.2 y 1.3 de algunos materiales utilizables en construcción son valores típicos aproximados y orientativos.

CONSTRUCCION INTEGRACIÓN ENTRE LAS DISTINTAS PARTES A IMPERMEABILIZAR

No obstante que se tomen las medidas correspondientes para cada fuente de humedad, para que la “impermeabilidad” de una estructura o elemento constructivo sea efectiva, se debe considerar a ésta bajo la concepción de un “todo”. (1)

(1) : Cabe destacar que las medidas enunciadas no podrán tener la efectividad prevista si no existe un adecuado manejo en
obra y una coordinación de las distintas partidas involucradas.

FACTORES A CONSIDERAR.


A Integración entre los distintos elementos a proteger
Debe existir una integración entre los distintos elementos a proteger, de tal forma que cada uno de éstos tenga una adecuada transición con el otro; como: empalmes muro – piso, retornos en general, juntas de dilatación y otros. Permitir los movimientos estructurales y térmicos de la estructura es de vital importancia y/o que cada elemento se complemente con otro, por ejemplo, uso de drenajes,  de pendientes de escurrimiento adecuadas,  de aleros en obras de edificación u otros.

 
B Impermeabilidad de cada elemento considerado "auxiliar" o "detalle" 
Se debe contemplar la impermeabilidad de cada elemento considerado “auxiliar” o “detalle”, por ejemplo:
Sellos de pasadas de ductos en general, sello de todo tipo de juntas, sellos de las conexiones de los equipos de aire acondicionado, eléctricos y otros con la estructura 

Impermeabilización Cuidados, pruebas y protecciones posteriores a la colocación - Estructuras.

1. Una vez realizada la impermeabilización se procede a su prueba. De acuerdo a las buenas prácticas se recomienda:

2. Comprobada la efectividad de la impermeabilización se debe cuidar su permanencia en el tiempo de forma que:

• No se deteriore:
• No transitar sobre la impermeabilización sin protegerla
• No sobreponer materiales o elementos punzantes (clavos, grava, gravilla u otros)
•  Quede protegida de agentes externos que puedan hacerlas perder sus características iniciales o degraden el material (ver recomendaciones del fabricante)

Medidas a considerar para la correcta ejecución de los trabajos de impermeabilización - Estructuras

CONSIDERACIONES GENERALES
· Programar la actividad de impermeabilización entre las etapas de obra gruesa y terminaciones
· Los productos son colocados de acuerdo a planos y especificaciones técnicas
· Los productos son colocados de acuerdo a las recomendaciones del fabricante
· Exista coordinación entre los distintos subcontratistas involucrados, de tal forma que se lleve a efecto la impermeabilización total de la estructura
· Exista control durante la ejecución de las obras.

MEDIDAS GENERALES
· Acordonamiento en torno al sector impermeabilizado para evitar tránsito de personas ajenas a la faena
· Instalación de letreros indicando prohibición de transitar
· Colocación de las capas de protección, si corresponde, apenas las condiciones lo permitan (inmediatamente después de las pruebas de estanqueidad)
· Tránsito de un mínimo de operarios sobre los sistemas de impermeabilización,  instruyéndolos además de los cuidados a tener para no dañar las obras, por ejemplo, no dejar caer objetos pesados o con puntas
· Uso de los operarios de calzado con plantas lisas.

MEDIDAS PARTICULARES
· Calidad de la base, de acuerdo a especificaciones
· Calidad de los materiales. Usar sólo productos de fabricantes reconocidos
· Instalación de acuerdo a recomendaciones y especificaciones (N0 de capas, secuencia de
aplicación entre las distintas capas, condiciones ambientales y otros)
· Cuidar que se sellen todos los elementos que se van a impermeabilizar, como retornos, gárgolas  y otros.  

Selección del sistema de impermeabilización (tipo y productos) - Estructuras.

1. Se puede optar por una impermeabilización en la masa o superficial, no obstante que la adopción de ambos sistemas en forma complementaria, permite asegurar la estanqueidad de las estructuras, reduciendo los espesores de aplicación de impermeabilización superficial, redundando en una alternativa eficiente y económica.

2. La selección del tipo de producto de impermeabilización superficial depende de las condiciones particulares de la obra. Para esto es necesario hacer un análisis de:

 - Identificación del elemento a impermeabilizar y su función
 - Solicitaciones a que es sometido
 - Otros, tales como factor estético y facilidad de aplicación.

3. Independientemente de lo anterior, la primera medida a adoptar es la ejecución de un hormigón de máxima compacidad, lo que redunda en una disminución notable de la permeabilidad, aumentando de esta forma la durabilidad de los elementos. Para esto se recomienda:

 - Baja razón agua/cemento (A/C)
 - Contenido adecuado de granos finos
 - Adecuado manejo en obra.

Hormigón de máxima compacidad:

PROYECTO DE IMPERMEABILIZACIÓN - ESTRUCTURAS.

Para que el sistema de impermeabilización sea efectivo, se debe contar con un proyecto de impermeabilización.

A. Selección del sistema de impermeabilización (tipo y productos)   1. Se puede optar por una impermeabilización en la masa o superficial, no obstante que la adopción de ambos sistemas en forma complementaria, permite asegurar la estanqueidad de las estructuras, reduciendo los espesores de aplicación de impermeabilización superficial...

B. Medidas a considerar para la correcta ejecución de los trabajos    CONSIDERACIONES GENERALES · Programar la actividad de impermeabilización entre las etapas de obra gruesa y terminaciones · Los productos son colocados de acuerdo a planos y especificaciones técnicas...

C. Cuidados, pruebas y protecciones posteriores a la colocación   1. Una vez realizada la impermeabilización se procede a su prueba. De acuerdo a las buenas prácticas se recomienda...

IMPERMEABILIZACIONES EDIFICACIONES.

La filtración de agua o humedad hacia una estructura, proveniente de distintas fuentes, tales como, humedad proveniente del suelo, de las aguas lluvias, de los materiales de construcción, humedad producida por la condensación de la humedad ambiente y humedad accidental, como también la salida de agua de una estructura, como es el caso de estanques y depósitos en general, genera daños que afectan la funcionalidad, forma y estructura de los elementos, los que ineludiblemente se transforman en asumir mayores costos.

1. Proyecto de impermeabilización   Para que el sistema de impermeabilización sea efectivo, se debe contar con un proyecto de impermeabilización...

2. Integración entre las distintas partes a impermeabilizar   No obstante que se tomen las medidas correspondientes para cada fuente de humedad, para que la “impermeabilidad” de una estructura o elemento constructivo sea efectiva, se debe considerar a ésta bajo la concepción de un “todo”...

COLUMNAS DE ROCA - CIMENTACIONES SUPERFICIALES.

Un método actualmente usado para incrementar la capacidad de carga de cimentaciones superficiales sobre estratos de arcilla blanda es la construcción de columnas de roca, que consiste generalmente en introducir un vibroflot (sección 12.7) mediante un chorro de agua en el estrato de arcilla blanda para hacer un agujero circular que se extienda a través de la arcilla hasta suelo más firme. El agujero se reliena entonces con una grava seleccionada. La grava en el agujero es gradualmente compactada al retirar el vibrador. La grava usada para la columna de roca tiene tamaños que varían de entre 0.25 y 1.5 pulg (6-40 mm). Las columnas de roca tienen usualmente diámetros de 1.6 - 2.5 pies (0.5-0.75 m) y son espaciadas a distancias de 5-10 pies (1.5-3 m) entre centros. Después de la construcción de las columnas de piedra, siempre debe colocarse un  material de relleno sobre la superficie del terreno y compactarse antes de la construcción de la cimentación. Las columnas de piedra tienden a reducir el asentamiento de las cimentaciones bajo cargas permisibles. Varios casos-historia de proyectos de construcción usando columnas de roca fueron presentados por Hughes y Withers (1974), Hughes y otros (1975), Mitchell y Huber (1985), y otros más.

FIGURA 12.40 Asentamiento de cimentación construida sobre columnas de roca.

En la actualidad no se tiene una manera estándar de estimar el asentamiento de cimentaciones construidas sobre columnas de roca. Sin embargo, con base en la recomendación de Greenwood y Thompson (1984) y en observaciones del autor, se cia en la figura 12.40 una carta tentativa para estimar el asentamiento. Para utilizar la figura 12.40, use el procedimiento siguiente:

1. Determine el área de la sección transversal AS de la columna de roca.
2. Determine el área promedio de la cimentación AF de la columna.
3. Calcule la relación AF/AS.
4. Estime la resistencia cortante no drenada, cu. de la arcilla y el asentamiento probable SF de una cimentación de columna suponiendo que fue construida sin las columnas de piedra.
5. Con valores conocidos de AF/AS y cu, determine la relación SF/SS (SS = asentamiento probable de la cimentación construida sobre columnas de roca) con ayuda de la figura 12.40b.
6. Con valores conocidos de SF y SP/SS, calcule SS.

Hughes y otros (1975) proporcionaron una relación aproximada para la capacidad admisible de carga (qa) de columnas de roca, que se expresa como

FIGURA 12.41 Idelización de celda unitaria de una columna de roca.

Las columnas de roca trabajan más efectivamente cuando se usan para estabilizar una gran área donde la resistencia cortante no drenada del subsuelo varía entre 200 y 1000 lb/pie2 (10-15 kN/m2) que cuando se usan para mejorar la capacidad de carga de cimentaciones estructurales (Bachus y Barksdale, 1989). Los subsuelos más débiles que los anteriores no proporcionan suficiente soporte lateral para las columnas de roca. Para el mejoramiento de grandes sitios, las columnas de roca son más efectivas a una profundidad de entre 20 y 30 pies (6-10 m). Sin embargo, las columnas de roca han sido construidas hasta una profundidad de 100 pies (31 m). Bachus y Barksdale dieron las siguientes directrices generales para el diseño de columnas de roca para estabilizar grandes áreas:


La figura 12.41a muestra la vista en planta de varias columnas de piedra, y la figura 12.41b la descripción de una celda unitaria de una columna de roca. La razón de reem




Cuando se aplica un esfuerzo uniforme por medio de una operación de relleno a un área con columnas de roca para inducir consolidación, se presenta una concentración de esfuerzos debido al cambio de la rigidez entre las columnas de roca y el suelo que las rodea (figura 12.41c). El factor, n’, de concentración de esfuerzos se define como

La variación de μc y as y n’ se muestra en la figura 12.42. El mejoramiento del suelo debido a las columnas de roca se expresa como

FIGURA 12.42 Variación de μc con as y n’

ESTABILIZACIÓN CON CEMENTO - MEJORAMIENTO DEL TERRENO.

El cemento se usa cada vez más como estabilizador para suelos, particularmente en la construcción de carreteras y presas de tierra. La primera construcción controlada con suelo-cemento en Estados Unidos se llevó a cabo cerca de Johnsonville, Carolina del Sur, en 1935. El cemento se usa para estabilizar suelos arenosos y arcillosos. Como en el caso de la cal, el cemento ayuda a disminuir el límite líquido y a incrementar el índice plástico y la manejabilidad de los suelos arcillosos. Para suelos arcillosos, la estabilización con cemento es efectiva cuando el límite líquido es menor que 45-50 y el índice plástico es menor que aproximadamente 25. Los requisitos óptimos del cemento por volumen para la estabilización efectiva de varios tipos de suelos están dados en la tabla 12.8.

Como la cal, el cemento ayuda a incrementar la resistencia de los suelos y la resistencia crece con el tiempo de curado. La tabla 12.9 presenta algunos valores típicos de la resistencia a compresión no confinada de varios tipos de suelos no tratados y mezclas suelo-cemento hechas con aproximadamente 10% de cemento por peso.

Los suelos granulares y arcillosos con baja plasticidad son obviamente los más adecuados para la estabilización con cemento. Las arcillas cálcicas son más fácilmente estabilizadas por la adición de cemento, mientras que las arcillas sódicas e hidrogenadas, de naturaleza expansiva, responden mejor a la estabilización con cal, Por estas razones debe ponerse atención a la selección del material estabilizador.

Para compactación en campo, la cantidad apropiada de cemento se mezcla con suelo ya sea en el sitio o en una planta mezcladora y luego se lleva al sitio. El suelo es compactado al peso unitario requerido con una cantidad de agua predeterminada.

Igual que la inyección de cal, el mortero hecho de cemento Portland y agua (relación agua-cemento = 0.5:5) se usa para la cementación de suelos pobres bajo cimentaciones de edificios y otras estructuras. La cementación disminuye la permeabilidad hidráulica de los suelos e incrementa la resistencia y la capacidad de carga. En el diseño de cimentaciones de maquinaria de baja frecuencia sometidas a fuerzas vibratorias, a veces es necesario rigidizar la cimentación por cementación incrementando así la frecuencia de resonancia.

CONSTRUCCIÓN MEJORAMIENTO DEL SUELO Y MODIFICACIÓN DEL TERRENO.

INTRODUCCIÓN
El suelo en un sitio de construcción no será siempre totalmente adecuado para soportar estructuras como edificios, puentes, carreteras y presas. Por ejemplo, en depósitos de suelo granular el suelo in situ tal vez esté muy suelto e indique un gran asentamiento elástico. En tal caso, tiene que ser densificado para incrementar su peso específico así como su resistencia cortante.

Algunas veces, las capas superiores del suelo no son adecuadas y deben retirar- se y reemplazarse con mejor material sobre el cual pueda construirse una cimentación estructural. El suelo usado como relleno debe estar bien compactado para soportar la caga estructural deseada. Los rellenos compactados también se requieren en área de poca altura para elevar el terreno donde se construirá una cimentación.

Estratos de ardua blanda saturada a menudo se encuentran a poca profundidad debajo de las cimentaciones. Dependiendo de la carga estructural y de la profundidad de los estratos de arcilla, ocurren grandes asentamientos por consolidación, requiriéndose entonces procedimientos especiales de mejoramiento del suelo para minimizar los asentamientos.

Anteriormente mencionamos que las propiedades de los suelos expansivos se alteran considerablemente agregando agentes estabilizadores como la cal. El mejoramiento in situ de suelos por medio de aditivos se conoce como estabilización.

Varios procedimientos para el mejoramiento del suelo se usan para:

1. Reducir el asentamiento de las estructuras
2. Mejorar la resistencia cortante del suelo e incrementar así la capacidad de carga de las cimentaciones superficiales
3. Incrementar el factor de seguridad contra posibles fallas de los taludes de riberas y presas de tierra
4. Reducir la contracción y expansión de suelos.

DISEÑO DE CIMENTACIONES EN SUELOS SUSCEPTIBLES A LA HUMEDAD.

Si es probable que el estrato superior de suelo se humedezca y se colapse algún tiempo después de la construcción de la cimentación, deben considerarse varios procedimientos para evitar la falla de la cimentación.

1. Si la profundidad esperada de humedecimiento es aproximadamente de 5 a 6.5 pies (‘4,5 a 2 m) desde la superficie del terreno, el suelo debe ser humedecido y recompactado por medio de rodillos pesados.

Zapatas corridas y losas pueden construirse sobre el suelo compactado. Una alternativa a la recompactación por medio de rodillos pesados es el apisonado pesado a veces denominado cornpactación dinámica, consistente principalmente en dejar caer repetidamente un gran peso sobre el terreno. La altura de caída varía de 25 a 100 pies ( 8 a 30 m). Las ondas de esfuerzo generadas por la caída del martillo ayudan a densificar el suelo.

2. Si las condiciones son favorables, zanjas de cimentación se inundan con soluciones de silicato de sodio y cloruro de calcio para estabilizar el suelo químicamente. El suelo se comportará como una arenisca blanda y resistirá el colapso al saturarse. Este método tiene éxito sólo sí las soluciones penetran a la profundidad deseada; el método es entonces principalmente aplicable a depósitos de arena fina. Los silicatos son algo costosos y en general no se usan. Sin embargo, en algunas partes de Denver, los silicatos han sido usados con mucho éxito.

La inyección de una solución de silicato de sodio para la estabilización de depósitos de suelos colapsables fue usada extensamente en la antigua Unión Soviética y en Bulgaria (Houston y Houston, 1989). Este proceso se usa para suelos colapsables secos y para suelos colapsables húmedos que se compriman bajo el peso adicional de la estructura a construirse sobre ellos y consiste en tres pasos:

Paso 1. Inyección de bióxido de carbono para retirar cualquier presencia de agua y activación preliminar del suelo
Paso 2. Inyección de lechada de silicato de sodio
Paso 3. Inyección de bióxido de carbono para La neutralización de los álcali.

3. Cuando el estrato de suelo es susceptible al humedecimiento hasta una profundidad de aproximadamente 10 m, se usan varios procedimientos para ocasionar el colapso del suelo antes de la construcción de la cimentación. Dos de ellos son la vibroflotaeión y el embalse. La vibroflotaci6n se usa con éxito en suelos de drenaje libre. El procedimiento de embalse (por medio de la construcción de diques de baja altura) se utiliza en sitios que no tienen capas impermeables. Sin embargo, aún después de la saturación y del colapso del suelo por embalse, algún asentamiento adicional del suelo llega a ocurrir después de la construcción de la cimentación. Un asentamiento adicional también es causado por una saturación incompleta del suelo durante la construcción. El embalse se usa con éxito en la construcción de presas de tierra.

4. Si el precolapso del suelo no es práctico, las cimentaciones pueden extender- se más allá de la zona de posible humedecimiento, requiriendo pilotes y pilas perforadas. El diseño de estas cimentaciones debe tener en consideración el efecto de la fricción negativa que resulta del colapso de la estructura del suelo y del asentamiento asociado de la zona de humedecimiento subsecuente.

En algunos casos también debe considerarse un tipo de cimentación con columna de roca (vibroreemplazo).

Las columnas de roca se construyen con boleos grandes que penetran la capa de suelo potencialmente colapsable. Éstas actúan como pilas al transferir la carga a un estrato más estable de suelo.

DISEÑO DE CIMENTACIONES EN SUELOS NO SUSCEPTIBLES A HUMEDECERSE.

Para fines de diseño real de cimentaciones, se llevan a cabo algunas pruebas de carga estándar en campo. La figura 11.4 muestra los resultados de algunas pruebas de carga en campo en depósitos de loes en Nebraska y en Iowa. Note que las relaciones carga-asentamiento son esencialmente lineales hasta cierta presión crítica, p, en la cual se tiene una ruptura de la estructura del suelo y por consiguiente un asentamiento considerable. Las rupturas repentinas de la estructura de suelos son más comunes en suelos con contenido de agua natural alto que en suelos normalmente secos.

FIGURA 11.4 Resultados de prueba de carga estándar en depósitos tipo Loes en Iowa y Nebraska.

Si se toman suficientes precauciones en el campo para impedir que la humedad se incremente bajo las estructuras, se construyen cimentaciones corridas y losas de cimentación sobre suelos potencialmente colapsables. Sin embargo, las cimentaciones deben proporcionarse de manera que los esfuerzos críticos (figura 11.4) en el campo nunca se excedan. Un factor de seguridad de aproximadamente 2.5 a 3 debería usarse para calcular la presión admisible del suelo, o

Los asentamientos diferenciales y totales de esas cimentaciones deben ser similares a los de las cimentaciones diseñadas para suelos arenosos.

Las cimentaciones continuas son más seguras que las cimentaciones aisladas sobre suelos colapsables, ya que minimizan efectivamente los asentamientos diferenciales. La figura 11.5 muestra un procedimiento típico para la construcción cte cimentaciones continuas, mediante vigas zapatas y vigas longitudinales de carga.

En la construcción de estructuras pesadas, como silos para granos, sobre suelos colapsables, a veces son permitidos asentamientos de aproximadamente 1 pie ( 0.3 m) (Peck, Hanson y Thornburn, 1974). En este caso no es probable que ocurra una mclinación de la cimentación debido a que no hay una carga excéntrica. El asentamiento total esperado para tales estructuras debe estimarse por medio de pruebas de consolidacián estándar en muestras con contenido de agua de campo. Sin carga excéntrica, las cimentaciones exhibirán un asentamiento uniforme sobre depósitos tipo loes; sin embargo, si el suelo es de naturaleza aluvial natural o residual, el asentamiento podrá no ser uniforme. La razón es la no uniformidad generalmente encontrada en los suelos residuales.

En la construcción de estructuras pesadas deberá tenerse un cuidado extremo al plantarlas sobre suelos colapsables. Si se esperan grandes asentamientos deberán considerarse cimentaciones a base de pilotes o pilas perforadas. Ese tipo de cimentaciones transfieren la carga a un estrato con mayor capacidad de carga.

FIGURA 11.5 Cimentación con contratrabes de carga.