¿Por qué se agrieta el concreto? Causas, tipos y prevención

Introducción

Las grietas en el concreto son un problema recurrente en la construcción. Sin embargo, no todas las grietas son iguales ni tienen el mismo impacto en la durabilidad o la seguridad estructural. Para abordar adecuadamente este fenómeno, es necesario entender las causas de estas fallas. Este artículo explora las razones principales de ¿por qué se agrieta el concreto?, proporcionando una visión técnica y detallada de los tipos de grietas en el concreto, sus causas y las medidas preventivas y correctivas para evitar su progresión.

Concreto: Clave en la construcción

El concreto, conocido también como hormigón, es un material compuesto indispensable en la construcción. Se obtiene al mezclar cemento Portland, agregados gruesos como grava, finos como arena, agua y, en ocasiones, aditivos especiales que modifican sus propiedades físicas y químicas. Al agregar agua, comienza una reacción química llamada hidratación, que transforma la mezcla plástica en una estructura rígida y resistente, formando una matriz de piedra artificial.

Este material es especialmente valorado por su alta resistencia a la compresión, su capacidad para adaptarse a formas complejas durante su estado fresco, y su durabilidad frente a condiciones ambientales adversas, como humedad, ciclos de congelación y deshielo, y productos químicos. Para aumentar su capacidad ante cargas de tensión, se refuerza con barras de acero, creando el concreto reforzado, ideal para soportar tanto fuerzas estáticas como dinámicas.

A lo largo del tiempo, la tecnología del concreto ha evolucionado, incorporando aditivos que mejoran sus propiedades, como la resistencia al agrietamiento, su flexibilidad ante cambios térmicos, y su capacidad de impermeabilización, haciéndolo uno de los materiales más versátiles y duraderos en la ingeniería moderna.

Tipos de grietas en el concreto y sus causas

• Grietas estructurales: Se deben principalmente a errores de diseño o sobrecargas imprevistas. Estas se originan cuando las tensiones superan la resistencia del concreto, lo que puede ser resultado de fuerzas de tracción, flexión o corte. Un error común es subestimar las cargas dinámicas o no considerar adecuadamente el refuerzo de las armaduras, provocando fallas bajo cargas superiores a las diseñadas. Las fisuras por tracción axial, por ejemplo, pueden atravesar toda la sección de un elemento estructural, comprometiendo la seguridad de la estructura.
• Grietas por factores ambientales: Los cambios en la temperatura y humedad son causantes frecuentes de fisuras. Las variaciones térmicas generan tensiones internas que terminan agrietando la estructura. Estas tensiones ocurren cuando las capas exteriores del concreto se expanden o contraen más rápido que el núcleo interno, lo que origina fisuras superficiales. Además, la humedad y el secado en ciclos repetidos pueden debilitar la superficie del concreto, permitiendo la entrada de agentes agresivos como sales o ácidos, acelerando la corrosión.
• Grietas por contracción: La contracción plástica y por secado es otra causa frecuente de fisuración. Estas roturas se generan cuando el concreto pierde agua rápidamente, provocando una reducción en su volumen. Este tipo de falla ocurre durante las primeras horas después del vertido del concreto, cuando se evapora el agua superficial. Mientras que la contracción por secado, aparece a largo plazo y está influenciada por la cantidad de agua en la mezcla y el método de curado utilizado.
• Grietas por asentamiento: El asentamiento desigual del terreno es una de las causas principales de las grietas estructurales en el concreto. Cuando una estructura no cuenta con una base sólida o uniforme, los movimientos diferenciales del suelo generan tensiones adicionales que se traducen en fisuras en los puntos de mayor estrés. Son muy comunes en zonas donde el suelo es inestable o propenso a movimientos y son fácilmente reconocibles por su inclinación diagonal.

El siguiente video muestra los diferentes tipos de grietas estructurales que pueden ocurrir en losas de concreto armado y sus causas. Incluyendo grietas por flexión, por corrosión, por retracción,y tensión. Las causas de estas grietas incluyen cargas excesivas, deficiencias en el diseño o la construcción, y factores ambientales. Fuente: Engineering Infinity.

Factores externos e internos que contribuyen a la formación de grietas

Factores externos

1. Cargas funcionales: Estas incluyen todas las fuerzas que actúan sobre una estructura a lo largo de su vida útil. Las cargas estáticas, como el peso propio de la estructura, o dinámicas, como las generadas por el tráfico o las vibraciones, generan tensiones continuas sobre la estructura. Si no se ha considerado adecuadamente en el diseño estructural, el hormigón puede no soportar las cargas impuestas, lo que derivará en fisuras o roturas progresivas.
2. Cargas ambientales: El entorno es determinante en la integridad del concreto. Las estructuras expuestas a cambios drásticos de temperatura, humedad, o fenómenos como el viento, la nieve y el agua en movimiento (como las olas) están sujetas a cargas adicionales. Estas acciones generan tensiones en la estructura que pueden ocasionar fisuras si no se ha previsto adecuadamente su efecto.

Factores internos

1. Cambios intrínsecos: El concreto está sujeto a deformaciones internas como la contracción plástica, contracción térmica y la reacción álcali-sílice. Estas deformaciones ocurren como resultado de la hidratación del cemento, la pérdida de humedad o las reacciones químicas internas. Si no se controlan estos factores, las tensiones resultantes pueden provocar grietas, comprometiendo la resistencia y durabilidad del concreto.
2. Deformaciones inducidas: Las deformaciones impuestas durante la vida útil de la estructura, como el pretensado o el postensado, también son responsables de grietas en el concreto. Estas técnicas se utilizan para mejorar el comportamiento estructural del hormigón, pero si no se ejecutan correctamente, pueden generar tensiones internas excesivas que causen fisuras. Asimismo, los asentamientos diferenciales, donde los apoyos de la estructura se desplazan de manera no uniforme, podrían generar grietas diagonales en las estructuras.

Impacto de las grietas en la durabilidad y seguridad de las estructuras

Las grietas afectan la apariencia estética del concreto, pero su principal impacto es directo en su integridad estructural y durabilidad. Las fisuras permiten la entrada de agua, sales, productos químicos y otros agentes corrosivos que aceleran el deterioro de las armaduras de acero en el interior de las estructuras, iniciando procesos de corrosión.

Este proceso debilita la estructura y compromete su resistencia a largo plazo. Si no se toman medidas correctivas a tiempo, las grietas en el concreto podrían evolucionar en problemas estructurales graves, que incrementan los costos de mantenimiento y acortan la vida útil de la estructura, poniendo en riesgo su seguridad operativa.

Medidas preventivas

Prevenir las grietas en el concreto requiere una combinación de un diseño estructural adecuado, selección de materiales de calidad y buenas prácticas constructivas. Entre las estrategias más efectivas se encuentran:

1. Diseño y selección de materiales: Realizar un diseño estructural eficiente que considere todas las cargas estáticas y dinámicas posibles, y los factores ambientales. Además, se debe seleccionar el refuerzo adecuado y asegurar que los materiales cumplan con las especificaciones de calidad. La elección de un cemento apropiado, el uso de aditivos que controlen la contracción y el curado correcto son medidas necesarias para reducir el riesgo.
2. Prácticas constructivas: Se inicia con el uso de una mezcla de calidad para evitar contracción y asegurar resistencia, seguida de una colocación y compactación correcta que garantice una buena adherencia al refuerzo y evitar vacíos. Luego, el curado debe mantener la humedad para evitar la pérdida de agua y permitir una hidratación completa. También se requiere controlar la temperatura y humedad ambiental durante el proceso; y realizar inspecciones periódicas para corregir posibles problemas a tiempo.

Al seguir estas recomendaciones, se pueden reducir significativamente las posibilidades de aparición de grietas en el concreto y garantizar la durabilidad del concreto y seguridad de la estructura.

¿Cómo se pueden reparar las grietas en el concreto?

Antes de cualquier reparación, es necesario evaluar la causa de la grieta para corregir el problema subyacente y prevenir su reaparición. En casos de grietas más graves, se recomienda el uso de pruebas no destructivas, como ultrasonido o radiografía industrial, para determinar el daño interno. Las técnicas varían según el tipo, tamaño y la severidad de la grieta. Algunas de las reparaciones más más comunes incluyen:

• Inyección de resinas epoxi: Se utiliza para grietas estructurales. Esta técnica rellena y sella la grieta, restaurando la capacidad estructural del concreto. Es efectiva para fisuras que comprometen la seguridad de la estructura, como las que ocurren en vigas o pilares.
• Uso de selladores flexibles: Los selladores de silicona o poliuretano son efectivos para reparar grietas pequeñas y superficiales, como las causadas por contracción o desgaste. Estos materiales son una mejor opción que los materiales rígidos, ya que permiten cierta movilidad sin romperse y crean una barrera impermeable, evitando que la humedad penetre y cause más daños.
• Morteros de reparación: Para grietas más profundas o extensas, se utilizan morteros de reparación que rellenan las fisuras y restauran la superficie afectada. Esta técnica es común en pavimentos y superficies sometidas a un desgaste constante.
• Aplicación de refuerzos adicionales: En algunos casos, especialmente cuando las grietas comprometen la seguridad estructural, puede ser necesario agregar refuerzos adicionales, como barras de acero o cables postensados, para redistribuir las tensiones y evitar que las grietas en el concreto se propaguen.
• Uso de juntas de control: En algunas situaciones, además de la reparación, la instalación de juntas de control es necesaria para evitar la aparición de nuevas roturas causadas por la contracción del concreto.

Importancia del refuerzo para el control de grietas en estructuras

Las barras de acero o cables de pretensado distribuyen las cargas y absorben tensiones, lo que reduce el riesgo de fisuras. Al mejorar la capacidad del hormigón para soportar tracción y flexión, el refuerzo disminuye la probabilidad de fallos estructurales, especialmente en áreas con altas cargas o expuestas a condiciones ambientales extremas. Además, el refuerzo ayuda a prevenir grietas causadas por contracción y tensiones internas.

Conclusiones

Aunque las grietas en el concreto son un problema común, la mayoría pueden prevenirse y repararse bajo una acción adecuada. Entender ¿por qué se agrieta el concreto? Es el primer paso para asegurar la durabilidad del concreto y la seguridad de las estructuras. Existen varios tipos de grietas en el concreto, cada una con causas y características específicas que deben ser evaluadas y reparadas adecuadamente.

La clave está en combinar un diseño estructural sólido, la elección de materiales adecuados, buenas prácticas de construcción y una correcta reparación cuando sea necesario. Las técnicas de refuerzo son fundamentales para garantizar que la estructura mantenga su integridad a largo plazo, minimizando el riesgo de grietas que puedan resultar graves y costosas.

Referencias

1. Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón; Reparación, Refuerzo y Protección. Editores; Pulo Helene, Fernanda Pereira.