Nivelación de hormigón

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

Las losas de hormigón pueden ser susceptibles de hundirse debido a una amplia variedad de factores, siendo el más común la falta de consistencia de la humedad en el suelo. El suelo se expande y se contrae a medida que los niveles de humedad fluctúan durante las estaciones secas y lluviosas. En algunas partes de los Estados Unidos, los suelos naturales pueden consolidarse con el tiempo, incluidas áreas que van desde Texas hasta Wisconsin. La erosión del suelo también contribuye al hundimiento del hormigón, lo que es común en lugares con drenaje inadecuado. Las losas de hormigón construidas sobre terrenos rellenos también pueden hundirse excesivamente. Esto es común en las casas con sótanos, ya que el relleno en el exterior de los cimientos con frecuencia no se compacta correctamente. En algunos casos, las losas de aceras o patios mal diseñadas dirigen el agua hacia el nivel del sótano de una estructura. Las raíces de los árboles también pueden tener un impacto en el hormigón, lo suficientemente fuerte como para levantar una losa hacia arriba o romperla por completo; esto es común en las vías públicas, especialmente en las áreas metropolitanas.

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

El "levantamiento de losas" es una tecnología especializada para la reparación de hormigón. En esencia, el levante de losas intenta levantar una losa de hormigón hundida bombeando una sustancia a través del hormigón, empujándolo hacia arriba desde abajo. El proceso también se conoce comúnmente como "levantamiento de lodo" y "lechado a presión".

Los relatos de levantamiento de grandes losas de hormigón mediante el uso de presión hidráulica se remontan a principios del siglo XX. Los primeros contratistas utilizaban una mezcla de suelos disponibles localmente (que a veces incluían piedra caliza triturada o cemento para darle resistencia), lo que producía una sustancia "similar al barro" y de ahí el término "mudjacking". En los últimos años, algunos contratistas de levantamiento de losas comenzaron a utilizar espuma de poliuretano expansiva. Cada método tiene sus ventajas y desventajas.

El proceso de levantamiento de losas generalmente comienza con la perforación de orificios de acceso en el hormigón, ubicados estratégicamente para maximizar la elevación. Estos orificios varían en tamaño desde 3/8" hasta 3" según el proceso utilizado.

Las inyecciones iniciales de material llenan cualquier espacio vacío debajo de la losa. Una vez que el espacio vacío está lleno, las inyecciones posteriores comenzarán a levantar el hormigón en cuestión de minutos. Una vez que se levantan las losas, se tapan los orificios de acceso y se completa el trabajo. El proceso es rápido en comparación con las aplicaciones tradicionales de remoción y reemplazo y altera mínimamente las áreas circundantes.

La tecnología de slabjacking tiene varias ventajas, entre ellas:

• Costo – puede ser significativamente menos costoso que el nuevo hormigón
• La puntualidad de la reparación – el hormigón suele ser usable dentro de horas en lugar de días con nuevo hormigón
• Repercusiones mínimas o no ambientales, principalmente debido a la eliminación de residuos de vertederos
• Estética – no perturba el área circundante y paisajismo

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

• El hormigón debe estar en condiciones bastante sólidas – si hay demasiadas grietas, el reemplazo puede ser la única opción
• Las nuevas grietas pueden ocurrir cuando se levanta la losa – la mayoría ya habría estado presente, simplemente no visible antes de levantar
• Posible reasentamiento: si el hormigón se vierte sobre suelos mal compactados, todavía puede hundirse más. Sin embargo, esto también es posible con nuevo hormigón.

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

El término Mudjacking se origina del uso de una mezcla de tierra vegetal y cementos Portland inyectados bajo tierra para levantar hidráulicamente losas de hormigón. El Mudjacking se puede lograr con una variedad de mezclas. La más común es una mezcla de tierra local o arena, mezclada con agua y cemento. Se pueden incluir otros aditivos en la mezcla para aumentar la "capacidad de bombeo"/lubricación, mejorar la resistencia/tiempos de curado o como relleno. Los aditivos que pueden estar presentes incluyen: arcilla/bentonita, cenizas volantes, arena de estanque, grava, cementos de mampostería o cal triturada. Este proceso generalmente requiere orificios de entre 1 y 2 pulgadas 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 se llena el vacío debajo de la losa, la presión aumenta debajo de la losa, levantando el hormigón nuevamente a su lugar. Una vez colocados, los agujeros se rellenan con una lechada del mismo color.

Beneficios del bombeo de lodo:

• Levantamiento de baja presión de losas
• Levantamiento bien controlado de la losa
• Posible para lograr una mayor fuerza compresiva que el nivel de espuma
• Facilidades de presupuesto
• El equipo puede acceder a lugares a distancias más largas que la espuma de poli
• Respetuoso con el medio ambiente. Aceptado en instalaciones de reciclaje de hormigón a diferencia de espuma de poli y no necesita ser separado del hormigón

Desventajas del bombeo con lodo:

• Típicamente períodos de garantía más cortos que lo que ofrece los contratistas de espuma de poliuretano.
• Requiere más limpieza después del nivelado de espuma
• Agujeros más grandes de los tres procesos principales
• Puede ser un proceso más lento debido al menor volumen de material del carrito móvil.
• No resiste la erosión ni llena los vacíos, así como la espuma de poliuretano.

Este método utiliza piedra 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 1⁄2". Debido a su naturaleza semifluida, se empuja contra sí misma, llenando los huecos debajo de la losa. Una vez que se llena el hueco, se acumula presión, levantando lentamente la losa hasta su lugar. Debido a la baja presión de este método, los profesionales capacitados pueden controlar la elevación de la losa de hormigón con precisión, sin la preocupación de levantarla demasiado. Esto también disminuye la probabilidad de agrietar o dañar aún más la losa. Una vez que la losa se levanta hasta su lugar, los orificios se rellenan con una lechada que no se encoge y que combina con el color.

Aunque la presión de inyección es relativamente baja, en comparación con la nivelación con espuma, la lechada niveladora de piedra tiene una alta resistencia a la compresión de 240 libras por pulgada cuadrada. Esto equivale a 34,560 libras de fuerza de elevación por pie cuadrado. Si se agrega cemento Portland, esto puede aumentar a más de 6,000 psi u 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

• Levantamiento de baja presión de losas
• Levantamiento bien controlado de la losa
• Cuando la grout de piedra caliza se seca, crea una superficie dura para la losa de hormigón
• Agujeros más pequeños que el robo de barro
• Mayor resistencia compresiva entre los tres métodos
• Environmentally friendly
• Facilidades de presupuesto

Desventajas de la nivelación con lechada de piedra:

• Requiere más limpieza después de eso en comparación con el nivelado de espuma
• Losas que deben levantarse normalmente deben estar a menos de 100 pies del equipo de bombeo basado en camiones
• Agujeros más grandes que el nivel de espuma
• Sin cemento suficiente, el agua de lluvia puede erosionar los materiales de nivelación de piedra caliza que dan lugar a la resequilibración

La nivelación con espuma utiliza poliuretano en un proceso de inyección. Se inyecta un polímero de dos partes a través de un orificio de menos de una pulgada de diámetro. Aunque el material se inyecta a una presión más alta que las lechadas cementosas tradicionales, la presión no es lo que provoca 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 primero encontrará suelos débiles, expandiéndose en ellos de tal manera que se consolidará y hará que los subsuelos se vuelvan más densos y llenen los huecos debajo de la losa. Una propiedad inherente de las espumas expansivas es que seguirán el camino de menor resistencia, expandiéndose en todas las direcciones. Otra propiedad inherente incluye alcanzar un estado hidroinsensible o hidrofóbico cuando se cura con tiempos de curado del 100% en tan solo 30 minutos. Las inyecciones de celdas cerradas no retendrán la humedad y no están sujetas a erosión una vez colocadas.

Algunas espumas de polímero de celda cerrada tienen capacidades de elevación de referencia 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 de superficie de menos de 900 pies cuadrados. Algunas espumas son incluso más fuertes, con resistencias a la compresión de 50 psi y 100 psi en un estado de elevación libre. Eso equivale a 7200–14 000 libras por pie cuadrado [CONVERTIR] de soporte.

Beneficios de la nivelación con espuma estructural expansiva

• Cumple los requisitos de fuerza compresiva al apoyar losas de carreteras
• Los consumidores se benefician de periodos de garantía más largos con espuma de poliuretano
• Requiere menos limpieza que Mudjacking o Limestone Grout Leveling
• Agujeros más pequeños
• Las unidades móviles pueden llegar a zonas inaccesibles a equipos basados en camiones
• No retiene la humedad
• No se erosiona cuando se somete a agua de lluvia

Desventajas de la nivelación con espuma estructural expansiva:

• Requiere técnicos especialmente capacitados para instalar correctamente
• Mayor capacidad técnica necesaria para las operaciones y el mantenimiento del equipo
• El calor intenso puede acumularse a partir de la instalación inadecuada de poliuretano
• Ambientalmente poco amigable como el poliuretano es un plástico
• Toxicidad potencial del polvo de espuma estructural
• Puede pegar y manchar permanentemente otras superficies circundantes
• Derivado del petróleo crudo, enviado a refinerías, plantas de fabricación, consumidores y en última instancia a sitios de trabajo que crean un impacto ambiental negativo que da lugar a una producción adicional de CO₂ y quema de combustible.
• El calor intenso puede acumularse causando la autocombustión y la inflamabilidad del poliuretano de la instalación inadecuada