Evaluación estructural de un tablero postesado de hormigón con reacción álcali-sílice

• Autores: Ismael Carpintero García, Victor Daniel Lanza Fernández, José Emilio Criado Morán
• Localización: Resúmenes de comunicaciones, 2014, ISBN 978-84-89670-80-8, págs. 123-124
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Structural assessment of a post-tensioning concrete bridge deck with alkali-silica reaction
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• Resumen
  • español

    La reacción álcali sílice es una patología del hormigón producida cuando algunas formas de sílice contenidas en los áridos reaccionan con los álcalis del hormigón, dando lugar a unos productos de reacción que, al embeber agua, expanden produciendo su deterioro.

    Al ser necesaria la presencia de agua para el desarrollo de esta patología, la reacción álcali sílice se ha relacionado tradicionalmente con obras hidráulicas.

    Sin embargo, últimamente se han detectado casos de tableros de puentes de hormigón postesados en ambientes no sustancialmente húmedos que han desarrollado este tipo de ataque. Un caso especialmente llamativo es el del presente paso superior, ya que se encontraba en un ambiente interior con una precipitación media anual inferior a 400 mm/año, y alejado de ríos o acumulaciones de agua.

    Se trata de un puente de planta curva sobre una autovía cuyo tablero macizo de hormigón postesado presentaba daños significativos asociados a procesos de expansión del hormigón por estar sufriendo un ataque químico. En el mismo tramo de autovía existían al menos otros dos pasos superiores construidos con el mismo proyecto y que tenían daños similares, si bien con mucha menor intensidad y magnitud.

    Los daños que se observaban eran fundamentalmente una intensa fisuración longitudinal en cara inferior de la losa, así como un significativo desplome de los voladizos laterales de la sección transversal.

    Para establecer el origen de los daños se realizaron una serie de ensayos de caracterización del árido y del hormigón, que permitieron demostrar claramente que el ataque era producido por una reacción entre la sílice de los áridos con los álcalis del cemento. También se estimó que el ataque no estaba estabilizado y que, por tanto, el estado del tablero podría empeorar en el futuro.

    Para analizar la trascendencia estructural de los daños se realizaron además ensayos mecánicos, que permitieron cuantificar la merma de capacidad resistente del hormigón debido al ataque; y ensayos dinámicos del tablero mediante los cuales se estimó su rigidez.

    Finalmente se realizaron unas comprobaciones de gabinete para evaluar la trascendencia en la seguridad estructural de la pérdida de prestaciones mecánicas del hormigón; y para valorar cuantitativamente la pérdida de rigidez del tablero, sobre todo transversal y torsional, asociada a la fisuración desarrollada (mecanismo éste muy importante en la respuesta mecánica del tablero habida cuenta de su trazado curvo y de la excentricidad de la carga por la disposición de los carriles de la calzada).

  • English

    Alkali silica reaction (ASR) is a concrete pathology that takes place when siliceous minerals in some aggregates and the alkaline pore fluid react to form a gel. This gel imbibes water, producing a volume expansion that can disrupt the concrete. The moisture content in concrete should be high enough to initiate the reaction, so traditionally this pathology has been related to hydraulic constructions.

    Nevertheless, in recent years damage because of ASR has also been identified in some prestressed bridge decks. Moreover, these structures were not located in specially wet environment. The deck studied in this paper is a significant case of that because it is located far from rivers or accumulations of water, and with an annual average precipitation lower than 400 mm/year.

    This paper describes a bridge with curve plant on a highway. The prestressed concrete solid deck showed significant damage related to an expansion process in concrete. Thus, the deck is undergoing a chemical attack. In the same stretch of highway there were at least two overpasses built with the same project. They showed similar damage, although with much less intensity.

    The damages observed were an intense longitudinal cracking on the slab lower side, and a significant strain of the lateral cantilevers.

    Different tests on the aggregate and concrete used in the bridge were carried out to identify the origin of the damage. Those tests have clearly proved that the attack was caused by an alkali silica reaction. It was also estimated that the reaction is not finished and therefore the slab could get worse in future.

    Once the origin of the damage was identified, mechanical tests were carried out to analyze the importance of structural damage. They allowed quantifying the reduction of bearing capacity of the concrete due to the attack. Dynamic test of the board was also made to estimate its rigidity.

    Finally some checks were performed to evaluate the structural safety because of the loss of mechanical strength of concrete, and to assess quantitatively the loss of rigidity of the deck as a result of the cracking, especially at transverse and torsional direction (this mechanism is very important in the mechanical response of the slab given its curved path and the eccentricity of the load by the arrangement of the lanes of the road).