IMPREGNACIONES HIDRÓFOBAS

 PRESENTACIÓN: Además de proteger el concreto contra la penetración del agua y la acción de los cloruros, las impregnaciones hidrófobas tienen ventajas adicionales como son el no cambiar el aspecto de las superficies y evitar que se ensucien fácilmente. Las indicaciones que siguen, claras y oportunas, permitirán obtener los resultados esperados de su aplicación.

(RECUADRO:)

Influencia de la tensión superficial

Las tensiones superficiales (y otros fenómenos tales como las fuerzas de adherencia) dan como resultado que los líquidos formen superficies específicas tan pequeñas como sea posible, y en el caso ideal, forman esferas. Los sólidos buscan reducir su tensión superficial atrayendo cuerpos extraños. Es por esto que una superficie de concreto no tratada atrae el agua. El ángulo de contacto (ángulo de mojado)+ que forma el agua con el concreto es pequeño. Dicho de otro modo, eso significa que el agua se dispersa sobre la superficie. Además, es aspirada en los capilares (figura 1).

La tensión superficial del concreto tratado con una impregnación hidrófoba es mucho más débil que la del concreto no tratado. Así pues, el concreto tratado atrae menos fuertemente el agua, y el ángulo de contacto + es más grande. En consecuencia, el agua ya no se dispersa sobre la superficie del elemento de construcción, sino que forma gotas, y las fuerzas capilares son neutralizadas (figura 2).

(TEXTO DEL ARTÍCULO:)

Entre las protecciones de superficies, las impregnaciones hidrófobas son las que menos influyen en el aspecto de las superficies de concreto. Se las encuentra entre las impregnaciones en la misma categoría que los productos de intemperizaci¢n.¹ Su principal efecto consiste en impedir, o hacer más difícil, que se moje la superficie, así como en reducir la absorción del agua por capilaridad. La tensión superficial del agua juega, en este caso, un papel importante (ver el recuadro "Influencia de la tensión superficial").

En la segunda parte de "Richtlinien für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen"² del "Deutsche Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb)", las impregnaciones hidrófobas figuran bajo OS 1 consideradas como sistema autónomo de protección de superficies.³ Según el DAfStb, las impregnaciones hidrófobas se utlizan para las superficies de concreto verticales o inclinadas, expuestas a la intemperie; tales impregnaciones son ineficaces contra el agua bajo presión.

Principales usos de las impregnaciones hidrófobas

Las superficies de concreto tratadas con una impregnación hidrófoba casi no absorben agua cuando se mojan durante varias horas.⁴ Los cloruros se disuelven en el agua que penetra en el concreto. Es por eso que un concreto exento de fisuras, dotado de una protección eficaz contra la absorción capilar, está también protegido en gran medida contra la corrosión causada por los cloruros. Se ha probado que los concretos tratados con una impregnación hidrófoba resisten claramente mejor las heladas. Respecto a la resistencia a las heladas y a las sales anticongelantes, los resultados registrados son a veces contradictorios. En un estudio hecho en Estados Unidos, se examinaron las guarniciones de 37 puentes situados en Estados Unidos y Alemania. A excepción de dos casos en Alemania, no se encontró ninguna diferencia entre los concretos tratados y los no tratados con una impregnaci¢n hidrófoba, independientemente de que los concretos no tratados mostraban una resistencia débil o elevada al congelamiento y a las sales anticongelantes.⁵ Los exámenes en el laboratorio han demostrado que ciertos productos de impregnación mejoran considerablemente la resistencia a la congelación y a las sales anticongelantes del concreto inestable, mientras que otros no tienen ningún efecto. Parece que en este caso es particularmente importante que las resinas del silicón penetren lo más profundamente posible en los capilares.^{4, 6} Otros efectos de las impregnaciones hidrófobas son los siguientes:

. La premeabilidad a los gases y al vapor de agua no se reduce más que de manera insignificante.

. Las superficies tratadas con una impregnación hidrófoba se ensucian menos fácilmente.

. Las superficies no cambian de aspecto.

Las impregnaciones hidrófobas no ejercen ninguna acción positiva sobre el progreso de carbonatación; ésta puede inclusive ser un poco más rápida que en un concreto no tratado con una impregnación hidrófoba.⁴

Un efecto secundario interesante de las impregnaciones hidrófobas es el mejoramiento de los valores promedio de aislamiento térmico de los muros exteriores. Por una parte, los poros llenos de aire son peores conductores del calor que los poros llenos de agua, y, por otra parte, consumen menos energía para la evaporación del agua que haya penetrado.^6,7 Las impregnaciones hidrófobas a veces también forman parte integral de otros géneros de protección de superficies. Los sistemas de protección contra los graffiti son un ejemplo.⁸

Duración de la acción

Las impregnaciones hidrófobas constituyen un sistema complejo, del que forman parte los productos de impregnación, las propiedades de soporte, la técnica de aplicación y las influencias exteriores. Además, hacen falta más estudios sistemáticos sobre este tema. No sorprende, por lo tanto, que no se puedan hacer pronósticos confiables sobre la duración de una impregnación hidrófoba.⁴ De todos modos, son las experiencias obtenidas en la práctica lo determinante. Y las indicaciones recabadas aquí son contradictorias. Se ha constatado, por ejemplo, en las obras de carreteras, una importante disminución de la acción de las impregnaciones hidrófobas en lapsos de tiempo que varían de menos 3 a más de 14 años.⁹ De todas maneras, es posible tratar una vez más el concreto que no está suficientemente protegido por una impregnación hidrófoba. Se han verificado acciones que duran más de 10 años sobre fachadas de concreto aparente, cuando la aplicación se ha hecho sobre un concreto de por lo menos seis meses de edad. Se considera poco probable poder obtener una eficacia de larga duración en superficies de concretos jóvenes, ya que al no estar todavía terminado el proceso de hidratación del cemento, se pueden formar constantemente nuevas superficies no humedecidas por los productos de impregnación.⁴

Los productos de impregnación hidrófoba

Al principio se utilizaron para las impregnaciones hidrófobas sustancias tan numerosas como diversas, por ejemplo, parafinas y jabones metálicos. Pero solamente se impusieron los compuestos sílico-orgánicos. Forman parte de ellos:

. los silanos o trialkoxyalkylsilanos

. los siloxanos oligómeros

. los siloxanos polímeros

. las resinas silicones

Cualquiera que sea el producto de base, las impregnaciones hidrófobas engendran siempre resinas de silicones que están ligadas a la base en el concreto. Las varias clases de compuestos se diferencian, entre otras cosas, por el tamaño de sus moléculas, la reactividad y la solubilidad en el agua y en los solventes orgánicos. Previamente, a veces se usaban también compuestos que, al no ser suficientemente estables en las condiciones fuertemente básicas, daban malos resultados.

En la práctica, actualmente se utilizan en general silanos (trialkoxyalkysilanos), siloxanos oligómeros o mezclas de estas dos clases de compuestos. Los trialkoxyalkysilanos constituyen las más pequeñas moléculas (diámetro de 1.0 x 10^-6 a 1.5 x 10^-6mm). Es por eso que tanto su movilidad como su volatilidad son las más grnades. Los siloxanos oligómeros no volátiles son un poco más voluminosos (diámetro de 1.5 x 10^-6 a 7.5 x 10^-6mm) y, por lo menos en parte, pueden penetrar fácilmente en los poros capilares (diámetro de 10^-5 a 10^-3 mm).¹⁰ Las resinas de silicones tienen un grosor que no les permite cubrir correctamente los poros estrechos.

Son los silicones exentos de solvente los que penetran mejor en el concreto. Pero más frecuentemente, el producto de impregnación se utiliza en solución en alcoholes (etanol, isopropanol) o en el white spirit (esencia blanca), o igualmente en emulsiones a base de agua.^{2, 10}

Preparación para la aplicación de impregnaciones hidrófobas

Es siempre aconsejable realizar previamente pruebas en lugares característicos de la superficie que se va a proteger. Los fabricantes de productos de impregnación dan generalmente las indicaciones necesarias para el pretratamiento de las superficies de concreto. Con frecuencia se trata de preparar la superficie con chorro de agua a alta presión. El agua de lavado en ningún caso debe contener sustancias detergentes. Las superficies viejas de concreto se deben limpiar con especial atención, a fin de liberar las aberturas que conducen a la estructura capilar. Si la aplicación de la impregnación sigue inmediatamente a un periodo de mal tiempo (concreto mojado), se corre el riesgo de que el agente activo no penetre a la profundidad suficiente. Las resinas del silicón tienden a acumularse en la superficie. El efecto neto hidrorrepulsor resultante (formación de pequeñas gotas en la superficie) hace creer, equivocadamente, que la impregnación hidrófoba ha tenido éxito.¹²

Los solventes orgánicos tales como el white-spirit o los hidrocarburos alifáticos pueden atacar las masas donde hay juntas o revestimientos. Es por eso que éstas deben ser protegidas. Si se utilizan productos integrados en los solventes, es necesario recubrir los árboles y la vegetación en general, después de haberlos rociado con agua. Los trabajadores deben llevar máscaras respiratorias, anteojos de protección y guantes resistentes a los productos químicos. Los productos a base de agua no exigen cubrirse con máscaras respiratorias, pero es aconsejable llevar una máscara simple. En el interior de los edificios sólo pueden utilizarse aparatos antideflagrantes. Además, es necesario procurar que haya ventilación suficiente.¹²

Aplicación de impregnaciones hidrófobas

Para una impregnación hidrófoba, el concreto debe tener una antigüedad de al menos 28 días, pero de preferencia más tiempo. La aplicación no debe efectuarse a bajas temperaturas o a temperaturas muy elevadas, ni cuando haya tasas elevadas de humedad en el aire y en los elementos de construcción. Para las resinas silicones, la base debe estar seca, y para los silanos y los siloxanos puede estar ligeramente húmeda. Aquí también es necesario seguir las indicaciones del fabricante.

Por lo regular se aconseja aplicar el producto de impregnación por el método de rociado. Las pistolas sin aire han probado ser buenas, pero se utilizan igualmente pulverizadores de motor.¹³ En cuanto a la necesidad de rociar las superficies verticales de abajo hacia arriba o de arriba hacia abajo, no se han puesto de acuerdo los especialistas. Lo importante es aplicar suficientemente el producto de impregnación para que se deslice sobre unos 30 o 50 cm antes de ser absorbido. Se procede del mismo modo para las superficies horizontales bajas. Para las superficies "por encima de la cabeza", la aplicación debe hacerse cuidadosamente a mano, con brocha o con pistola.⁴

Cuando las impregnaciones hidrófobas no tienen éxito, con frecuencia se debe a que no se ha aplicado suficiente producto. Los productos de impregnación son más eficaces si se aplican al menos dos manos y con un intervalo corto. Puesto que el éxito de una impregnación hidrófoba no puede verificarse más que a costos elevados, es imprescindible saber exactamente qué cantidad del producto se ha aplicado. El concreto poroso absorbe más fácilmente la impregnación que el concreto compacto, y exige una cantidad mucho mayor de producto. Para un concreto de absorción normal, es necesario utilizar aproximadamente 0.2 kg de sustancia activa por m2 (hay que tener en cuenta la dilución). Sin embargo, no es posible tener indicaciones confiables sino después de pruebas previas efectuadas sobre superficies características.

Controles en la obra

Los rayos ultravioleta degradan los productos de impregnación hidrófoba. Por esta razón, para ser completamente eficaces, estos productos deben penetrar lo más adentro posible en los poros capilares. Es a partir de una profundidad de aproximadamente 0.2 mm cuando quedan protegidos contra la acción de los rayos U.V. El control de la profundidad de penetración de un reactivo hidrofobante es muy costoso. Forman parte de los procedimientos utilizados:¹⁴

. La profundidad de penetración del remojo. Unos 20 o 30 minutos después de la aplicación, se remueve un pequeño sitio de aproximadamente 1 cm de profundidad. Las zonas que están mojadas por el producto de impregnación o el solvente aparecen más oscuras.

. Procedimiento con colorante. Se agrega un colorante al producto de impregnación. En una fisura, se determina la profundidad de penetración del colorante, la cual equivale a la profundidad de penetración del producto de impregnación.

. Profundidad de la impregnación. Catorce días después de la impregnación, se remueve un poco de material en un sitio pequeño y se limpia con agua. La zona hidrófoba aparece más clara. Se utilizan igualmente tubos del Dr. Karsten, particularmente tubos con superficies de absorción agrandadas. La absorción del agua del concreto tratado con una impregnación hidrófoba es de 0.02 a 0.2 kg/m2(h)^1/2. Un aparato simple, basado en el transporte de corriente en las soluciones electrolíticas, se describe en el anexo 5 de los ZTV-SIB 1190.¹⁵

Controles en el laboratorio

Lo que concierne a los controles en la obra se aplica igualmente a los controles en el laboratorio: no existen procedimientos simples que permitan calcular la durabilidad de una impregnación hidrófoba. Son las experiencias obtenidas en la práctica las que aportan el criterio esencial. Recientemente se ha presentado como un método confiable de control en el laboratorio la espectroscopía al infrarrojo, que permite determinar con precisión la profundidad de penetración de los compuestos del producto de impregnación.¹⁴ Pero es más simple determinar la absorción del agua por capilaridad en secciones de una muestra. Este procedimiento permite establecer un perfil de absorción a partir del cual se puede deducir la profundidad de penetración.¹⁴

FOTOGRAFIAS:

Portada: Gotas de agua sobre concreto prefabricado tratado con una impregnación hidrófoba.

Foto 1. Pruebas previas, en una carretera de concreto, para el tratamiento por impregnación hidrófoba: aplicación del producto de impregnación con pistola o con rodillo.

Foto 2. Impregnación hidrófoba de una carretera hecha de concreto.

BIBLIOGRAFÍA

1. Directive SIA 162/5: Conservation des structures en béton (projet avril 1997).

2. Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen, partie 2:"Bauplanung und Bauausf¨hrung", editado por Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (DAfStbl, 69 pp (1990).

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4. Sasse, H.R., "Hydrophobierungen" in Schutz und instandsetzung von Betonbauteilen unter Verwendung von Kunststotten - Sachstandsbericht. Deutscher Ausschuss für Stahlbeton 443, 145-163 (1994).

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8. Hermann, K., "Nettoyage des surfaces de béton (2)", Bulletin du ciment 65 (6), 3-11 (1997).

9. Haag, C., Gerdes, A. y Wittmann, F.H., "Hydriphobierung des Betons-Okologische und okonomische Aspekte", Internationale Zeitschrift für Bauinstandsetzen 3 (3), 293-314 (19979.

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11. Hermann, K., "Protectiomn des surfaces de béton (2): préparation du support", Bulletin du ciment 65[9], 3-11 (1997).

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14. Gerdes, A. y Wittmann, F.H., "Charakterisierung einer hydrophobierenden Massnahme durch Anwendungder FT-IR-Spektroskopie", Internationale Zeitschrift für Bauinstandsetzen 1 (2), 135-152 (1995).

15. ZTV-SIB 1990: Zusätzliche Technische Vorschriften und Richtlinien für Schutz-und Instandsetzung von Betonbauteilen, editado por el Bundesminister für Verkehr, Abteilung Strassenbau, Bonn (1990).