Manutención y reparación de puentes de madera/Capítulo 7 - Mantención y reparación de puentes de madera

Introducción

La madera es uno de los materiales más durables del puente, pero por largos periodos ésta puede estar expuesta a deterioros por pudrición, ataque de insectos, o daños mecánicos. Los puentes de madera se deben mantener o repararse periódicamente para mantenerlos en condiciones óptimas para su funcionamiento y servicio. Los programas de mantenimiento de puentes son eficaces para mejorar la seguridad de estos y ampliar la vida útil de la estructura, reduciendo la frecuencia y el costo de reparaciones. El objetivo no es sólo reparar las deficiencias existentes, sino que también tomar medidas correctivas para prevenir o reducir los problemas futuros. Cuando el puente esta restringido a un programa adecuado de inspección, el regular mantenimiento representa el acercamiento más rentable para lograr una larga vida de servicio a las estructuras existentes. Desafortunadamente, el mantenimiento a menudo se descuida hasta convertirse en problemas críticos que requieren restauración o reemplazo importante de la estructura. En épocas que decaen los presupuestos, el primer programa reducidor como una medida de ahorro de dinero es a menudo el mantenimiento, cuando, de hecho, el mantenimiento reduce substancialmente el aumento de costos a largos plazo.

En términos generales, el mantenimiento del puente incluye esas actividades necesarias para preservar la utilidad de un puente y para asegurar la seguridad de los usuarios del camino. En la práctica, todo mantenimiento es preventivo o remediador. Las actividades de mantenimiento son divididas en tres categorías:

Mantenimiento preventivo

Implica mantener la estructura en un buen estado de reparación para reducir problemas futuros. En esta etapa, la pudrición o la deterioración no comienza, pero las condiciones o el potencial están presentes.

Mantenimiento de temprana reparación

Se realiza cuando la pudrición o la deterioración está presente pero no afecta la capacidad o el funcionamiento del puente en servicio normal. En esta etapa, los daños estructurales más severos son inminentes a menos que se tome una acción correctiva.

Mantenimiento mayor

Implica las medidas correctivas inmediatas que restauran un puente a su capacidad y condición original. La deterioración ha progresado al punto que los componentes estructurales importantes han experimentado moderar la pérdida severa de la resistencia y la reparación, o reemplazo es obligatorio para la capacidad de llevar carga.

La rehabilitación es otra forma de restauración realizada a los puentes que están funcionalmente o estructuralmente obsoletos. La rehabilitación de alguna manera es similar al mantenimiento ya que implica los mismos métodos y técnicas; sin embargo, la rehabilitación es realizada para mejorar la geometría o la sobrecarga de uso de un puente existente, más bien que restaurar la capacidad original. La rehabilitación se realiza comúnmente en puentes más antiguos, los cuales fueron construidos con modelos geométricos básicos y requerimientos de sobrecarga de uso que no son los que actualmente se exigen para el tráfico moderno.

Este capítulo discute variadas prácticas de mantenimiento y métodos de rehabilitación que se utilizan comúnmente en puentes de madera. Ya que las deficiencias provienen de una variedad de causas, no es práctico tratar cada tipo de problema individualmente. Algo, que se discute sobre los métodos preventivos y remediadores, es que se puedan adaptar a las circunstancias específicas de la estructura. Estos métodos incluyen control de humedad, tratamiento de protección sobre el terreno, reparación mecánica, reparación epoxica, y reemplazo de componentes.

Control de humedad

El control de humedad es el más simple, y el método más económico que reduce el peligro de pudrición en puentes de madera. Puede ser utilizada como técnica eficaz y práctica del mantenimiento para extender la vida útil de muchos puentes existentes. Cuando la exposición a la humedad se reduce, las piezas se pueden secar para reducir los contenidos de humedad que requieren la mayoría de hongos e insectos (aproximadamente al 25 por ciento). El control de humedad era el único método usado para la protección de muchos puentes cubiertos, construidos con madera no tratada, algunos de los cuales han proporcionado servicio de vida de 100 años o más. Aunque los puentes modernos de madera se protegen con tratamientos preservantes, la pudrición todavía puede ocurrir en áreas donde la capa de preservante está débil o simplemente quebrada.

Estos daños son la causa principal de la deterioración en puentes de madera. El control de humedad implica una aproximación del sentido común para identificar áreas mojadas o de alto contenido de humedad, localizando la fuente de agua, y llevando la acción correctiva de eliminar dicha fuente. Por ejemplo, los patrones de drenaje en caminos cerca del puente pueden ser reencaminados para canalizar el agua más bien lejos del puente que sobre la cubierta. La suciedad y la falta de limpieza de la superficie de la cubierta, de los drenes, y de otros componentes horizontales, también reduce la contención de humedad y mejora la circulación del aire. Una de las aproximaciones más eficaces para el control de humedad es la restricción o la prevención del paso de agua a través de la cubierta. Las cubiertas que son impermeables a la penetración de la humedad, protegerán a las piezas más críticas de la estructura y reduce substancialmente el potencial de la pudrición. La madera laminada encolada o el laminado-tensionado producen cubiertas de mejor protección, ya que pueden ser colocadas para formar una superficie hermética. Las fisuras entre los paneles de madera laminada encolada o en los empalmes de las cubiertas laminadas tensionadas, se pueden resellar usando cemento bituminoso para techos.

La superficie de la cubierta también desempeña un papel importante en la protección de la humedad. Las superficies construidas que usan tablones de madera de construcción o placas de acero proporcionan poca protección y atrapan a menudo la humedad bajo los tablones o placas. Los tablones corrientes de madera de construcción son un particular problema ya que inhiben el drenaje en cubiertas herméticas y causan a menudo que el agua se acumule en la superficie de la cubierta. Cuando ocurre la acumulación, la única opción práctica para su retiro es instalar tubos a través de la cubierta para drenar el agua lejos de ésta, más bien sobre la superficie inferior y piezas de soporte de la cubierta).

En la madera laminada encolada, laminada-tensionada y algunas cubiertas laminadas-clavadas, la adición de asfalto en la superficie proporciona una barrera a la humedad que protege no solamente las piezas de soporte, sino que también la cubierta. La eficacia de la protección superficial se aumenta cuando el asfalto se coloca en tela geotextil.

Toda madera laminada encolada y laminada-tensionada en cubiertas son normalmente convenientes para las superficies de asfalto; sin embargo, el uso de superficies de asfalto en cubiertas laminadas-clavadas se puede limitar por la condición de la cubierta. Las cubiertas laminadas-clavadas comúnmente demuestran grados de inseguridad que varían después de 5 a 10 años de servicio bajo cargamento pesado. Pavimentar estas cubiertas es en vano ya que la separación y el movimiento de las laminaciones harán al pavimento agrietarse y desintegrarse. El mejor acercamiento para impermeabilizar una cubierta laminada-clavada insegura es aplicar tensión a la integridad de la cubierta restaurada, seguida por una aplicación de asfalto usada para la superficie. Cuando esto no es práctico, el reemplazo de la cubierta es generalmente la otra opción.

En puentes con superficies de asfalto, las roturas en la superficie pueden desarrollar asistencias a desviaciones de la cubierta por la vinculación incorrecta, o prácticas pobres de construcción. Las deficiencias de este tipo se deben reparar cuanto antes para prevenir una deterioración más seria. Las grietas pueden resultar de un número de causas, pero es originado típicamente por desviaciones diferenciadas de la cubierta en los empalmes del panel o en los extremos del puente. Las grietas de este tipo se deben limpiar a fondo con un cepillo o aire comprimido, y entonces llenarlos con mezcla liquida o asfalto líquido mezclado con arena. Si el pavimento está quebrado o perdido, el pavimento circundante se debe remover hasta el punto donde esté sano y acoplarlo firmemente a la cubierta, y aplicar una rectificación. Para mejores resultados, el área de reparación se debe cortar en forma cuadrada o rectangular con lados verticales, se limpia a fondo, y se remedia con un grado denso de pavimento de asfalto.

Tratamiento preservante en terreno

El tratamiento en terreno implica el uso de productos químicos preservantes para prevenir o para detener la pudrición en estructuras existentes. Dos tipos de tratamientos se utilizan comúnmente: tratamientos superficiales y fungicidas. Los tratamientos superficiales se aplican para prevenir la infección de la madera expuesta, mientras que los fungicidas se utilizan para tratar la pudrición interna. El tratamiento en terreno puede proporcionar un método seguro, eficaz, y económico para ampliar la vida de servicio de los puentes de madera.

Tratamientos superficiales

Los tratamientos superficiales son aplicados para proteger las piezas existentes de madera no tratada contra la pudrición y las expuesta, o para suplir el tratamiento inicial algunos años después de la instalación. Este tipo de tratamiento es más eficaz cuando está aplicado antes de que la pudrición comience y se utiliza comúnmente para tratar comprobar fracturas, delaminaciones, daño mecánico, o áreas que fueron usadas durante la construcción. La facilidad de aplicación y eficacia de los tratamientos superficiales como barreras tóxicas, las hace útiles en el mantenimiento preventivo; sin embargo, la penetración baja limita su eficacia contra la pudrición interna establecida.

El tratamiento superficial utiliza los mismos procedimientos básicos para el tratamiento en terreno. Los preservantes líquidos convencionales de madera son aplicados con brocha, arrojado a chorros, o en aerosol.

La creosota calentada entre 65.5 a 93.3 °C es probablemente el posible preservante más comúnmente usado, pero el pentaclorofenol y el naftenato de cobre también se utiliza. La superficie de madera se debe saturar a fondo con el preservante para tratar todas las aberturas y grietas; sin embargo, el cuidado se debe ejercitar para evitar que las cantidades excesivas se derramen o se escurran por la superficie y contaminen el agua o el suelo.

Además de líquidos preservantes, algunos compuestos están disponibles en grasas o pastas semisólidas. Estos preservantes, que generalmente utilizan el fluoruro, la creosota, o el pentaclorofenol de sodio como producto químico preservante primario, son útiles para tratar superficies o aberturas verticales. Su ventaja primaria es que grandes cantidades del producto químico tóxico se pueden localmente aplicar en gruesas capas que se adhieran a la madera. La adherencia del preservante sobre un período extendido puede producir la penetración profunda de una sola aplicación superficial de tratamientos líquidos. Los preservantes semisólidos comúnmente se aplican en la línea del suelo de postes y estacas, donde son tratados varios centímetros sobre la superficie de la línea de suelo y de 45 a 60 centímetros debajo de la superficie del suelo.

Después de que se aplique el preservante, la porción tratada es envuelta con polietileno, u otro material impermeable, para descartar la humedad y prevenir la lixiviación del tratamiento en el suelo circundante.

La eficacia de los tratamientos superficiales depende de la minuciosidad de la aplicación, especies de madera, tamaño, y contenido de agua a la hora del tratamiento. La madera mojada absorbe menos preservante que la madera seca. Este factor es significativo en puentes de madera, ya que muchas áreas que requieren el tratamiento están conformes a la humedad. Las pruebas indican que el tratamiento mejorado de la madera mojada fue obtenido usando preservantes en el doble de la concentración normal 3 a 5 por ciento. Aunque las pruebas en terreno demuestran que los tratamientos superficiales en localizaciones sobre tierra pueden prevenir las infecciones de la pudrición por hasta 20 años o más, se recomienda que los tratamientos utilizados para los usos del puente estén reaplicados sistemáticamente en los intervalos de 3 a 5 años para asegurar la protección adecuada contra la pudrición.

Fungicidas

Los fungicidas son productos químicos preservantes especializados en forma de líquido o sólido, que se pone en los agujeros para detener la pudrición interna. Durante tiempo, los fungicidas volatilizan en los gases tóxicos que se mueven a través de la madera, eliminando hongos de pudrición e insectos. Los fungicidas pueden difundir en dirección de la fibra hasta 2.44 metros o más del punto de aplicación en piezas verticales, tales como postes. En piezas horizontales, la distancia del movimiento es aproximadamente de 0.60 a 1.20 metros del punto de aplicación. Los fungicidas sólidos proporcionan una creciente seguridad, reducen el riesgo de la contaminación del medio ambiente, y permite el uso de fungicidas en aplicaciones previamente restringidos.

Para ser más eficaz, los fungicidas deben ser aplicados en la madera sana. Cuando está aplicada en madera muy porosa o cerca de superficies, algo del fungicida es perdido por la difusión a la atmósfera. Antes de aplicar los fungicidas, la condición de la pieza se debe determinar cuidadosamente para identificar el patrón óptimo de los agujeros que evitan los sujetadores, rajaduras de sequedad, madera gravemente podrida, y otras aberturas a la atmósfera. En piezas verticales como postes, los agujeros se deben taladrar en un ángulo inclinado hacia abajo y hacia el centro de la pieza para evitar cruzarse con las rajaduras de sequedad. Es mejor comenzar agujereando casi perpendicular a la pieza, después rápidamente levantando el taladro a un ángulo de 45 a 60 grados una vez que la broca se inserte en la madera. Para las piezas horizontales, los agujeros son hechos en pares derecho hacia abajo y dentro de 3 a 5 centímetros del lado inferior. Si las largas rajaduras de sequedad están presentes en piezas horizontales, los agujeros se deben perforar en cada lado de la fractura para protegen totalmente la madera. La cantidad de químico, el tamaño y el número de agujeros depende del tamaño y la orientación de la pieza.

Cuando se utilizan fungicidas sólidos, se insertan directamente en los agujeros. Los fungicidas líquidos se aplican usando equipo comercial, pero pueden también ser aplicados a través de una botella de polietileno. Al usar polietileno, es conveniente sustituir la botella plástica por una reutilizable, sujetándola a una distancia 0.30 metros de la manguera.

Después de agregar la dosificación requerida de fungicida, se substituye la botella original y las estancias líquidas restantes en la botella, y el fungicida se vuelve a su envase original (los fungicidas líquidos no deben ser almacenados en botellas plásticas por períodos largos ya que puede hacer que el plástico quede frágil y se agriete). Si se observan escapes mientras que se aplican los fungicidas líquidos, es Importante parar de llenar los agujeros, y perforar otro agujero en la madera sana. Inmediatamente después de poner los productos químicos, el agujero se tapa con un ajustado pasador para madera, introducido lentamente para evitar que se parta la madera. Los líquidos fungicidas, deben tener él suficiente espacio (4 a 5 centímetros) para poder salir por el agujero del envase sin arrojar a chorros el producto químico.

Precauciones para el tratamiento en terreno

Como con otros preservantes y pesticidas, los preservantes y fungicidas para tratamiento en terreno, son tóxicos para los seres humanos y se deben utilizar en acuerdo a leyes. Cuando están aplicados correctamente, los tratamientos no plantean ningún peligro ambiental o para la salud; sin embargo, el potencial para el daño ambiental puede ser más alto en algunas localizaciones del campo, debido a condiciones variables, a la proximidad de las corrientes y a otras fuentes de agua. Los tratamientos en terreno se deben aplicar solamente por el personal entrenado y licenciado que entiende completamente su uso y las garantías requeridas. Además de las precauciones para los preservantes de madera, los aplicadores del fungicida deben también tener una máscara antigás con el filtro apropiado disponible para uso de emergencia. Si los vapores del fungicida son detectados por su fuerte olor o irritación del ojo, todo el personal debe ser retirado a espacios abiertos desde el área tratada, y permitir que desaparezcan estos vapores.

Cuando se utilizan cualquier forma de tratamiento en terreno, los procedimientos, precauciones, y contingencia para el derramamiento accidental o lesión, deben ser bien planeados antes de comenzar el tratamiento.

En general, el tratamiento en terreno por especialistas locales de mantenimiento es limitado por el alcance del tratamiento requerido. Para el mantenimiento general, la cantidad de tratamiento requerido es normalmente de menor importancia, y los especialistas locales pueden ser utilizados cuando está entrenado correctamente y el personal licenciado está disponible. Los grandes proyectos que implican muchas piezas o una estructura entera, son recomendables que contraigan el proyecto los especialistas en el campo. Al seleccionar un contratista, la experiencia y las historias previas del funcionamiento deben ser cuidadosamente evaluadas para asegurarse que el contratista esté calificado para realizar el tratamiento requerido.

Reparación mecánica

Los métodos mecánicos de reparación utilizan sujetadores de acero y componentes de madera o de acero adicionales, para consolidar o para reforzar las piezas. Los tres métodos de reparación mecánica discutidos en ésta sección son de aumentación de piezas, afianzado con abrazaderas y puntales, y laminando-tensionado.

Aumento de piezas

El aumento de piezas implica la adición del material para reforzar o para consolidar a piezas existentes. Las piezas adicionales como placas comúnmente de madera o de acero unidas con pernos, sirven para aumentar la sección eficaz y para soportar las cargas. Los dos métodos más comúnmente usados de aumento de piezas son los empalmes y refuerzos. Aunque la distinción entre los dos es algo vaga, el empalmar se aplica generalmente a la localización definida donde la transferencia de carga se restaura en una rotura, fractura, u otro defecto. Los refuerzos se asocian con más frecuencia, consolidar las piezas donde la capacidad existente es escasa y que puede implicar agregar refuerzos en piezas sobre una parte substancial o igualar sobre la longitud entera de la pieza).

En ambos casos, un análisis estructural cuidadoso es requerido para asegurar la capacidad de reparación y para verificar la distribución de la tensión en las piezas. Las situaciones que introducen cargas excéntricas o perpendiculares de tensión a la fibra deben ser evitadas. Al usar empalmes, se recomienda que la pieza defectuosa sea enteramente cortada para distribuir igualmente las cargas para empalmar las placas.

Además de la madera o métodos de aumento de acero, el hormigón armado se puede utilizar para consolidar las secciones deterioradas de las piezas de madera. Usando este procedimiento, los postes se envuelve con una forma chaqueta de plástico o de tela de fibra reforzada que quepa en el poste como una manga. El acero de refuerzo se coloca alrededor del pilar y la manga se llena con hormigón. El hormigón de refuerzo aumenta la resistencia del pilar y previene la deterioración adicional, pero se aumenta el tamaño del pilar y se requiere un equipo especializado para la construcción.

Empalmes y pernos de refuerzo

Un problema típico asociado con piezas de madera es el desarrollo de fracturas longitudinales. Estas fisuras se desarrollan comúnmente el la madera aserrada de construcción. A un poco grado, las fracturas pueden también desarrollarse en la madera laminada encolada, si la delaminación ocurre en las líneas del pegamento, aunque éste problema ha llegado a ser muy raro con la introducción de pegamentos impermeables. En piezas aserradas y en madera laminada encolada, las fisuras pueden también desarrollarse por sobrecargas o por pobres detalles de diseño que introducen tensión perpendicular a la fibra en las conexiones. Cuando las partiduras son detectadas se debe determinar si son del resultado de la sequedad normal o del resultado de un problema estructural más serio. Varias referencias están disponibles que proporcione una buena descripción de los efectos estructurales potenciales de partiduras en las piezas de madera.

Los empalmes y pernos de refuerzo son las operaciones de mantenimiento que utilizan sujetadores y juntas de acero para detener las grietas, fracturas, o las delaminaciones en piezas de madera. Estos métodos se utilizan más comúnmente para los edificios, pero también se aplican a algunos componentes del puente, particularmente refuerzos u otras estructuras con un alto número de piezas pequeñas o de conexiones sujetadas. El objetivo no es cerrar la grieta o la fractura, sino prevenir algo su desarrollo posterior, trazando las dos piezas juntas. El afianzar utiliza pernos con los montajes de acero-placa, mientras que los empalmes utilizan pernos o retrasos de tornillos entre la pieza. Aunque ambos métodos utilizados con eficacia, afianzando con pernos y placas de acero, son generalmente preferibles ya que la sección de la pieza no es reducida. Aparte de los requerimientos de diseño del sujetador, no hay criterios específicos de diseño para los empalmes y pernos de refuerzo, y la configuración, número, y tamaño del sujetador deben ser basados en el juicio del diseñador sobre un caso.

Cuando están utilizadas en el extremo de una pieza, los pernos de refuerzo se deben poner entre 5 y 8 centímetros del extremo. Se sugieren pernos pequeños de diámetro de 3/8” o de 1/2” pulgadas. Habitualmente, cuando está agujereado en una sección crítica de tensión de una pieza, el área de la sección representativa removida por el agujero del perno de refuerzo no debe exceder el área seccionada transversalmente ocupada por el nudo máximo permitido en el grado estructural. En la elaboración de pernos de refuerzo, deben ser apretados solamente al punto donde los pernos comienzan a tomar tensión. Ninguna tentativa se debe hacer al cerrar una grieta o una fractura mientras que ésta puede ampliar la fractura en otro lado del empalme. En estructuras de mantenimiento, los pernos de refuerzo deben ser apretados tan bien como otros.

Tensión laminar

La tensión laminar es probablemente el método más eficaz para la reparación mecánica de cubiertas clavo-laminadas existentes. Tales cubiertas se separan y se delaminan con frecuencia por las repetidas cargas, causando la desintegración de las superficies que usan asfalto, penetración del agua a través de la cubierta, y una pérdida activa del ancho de distribución de carga. En estos casos, la resistencia estática y la condición de la cubierta se mantiene generalmente, pero su utilidad y capacidad de distribuir cargas entre las laminaciones individuales se reduce grandemente. En esta situación, las laminaciones no tan largas actúan juntas para distribuir cargas, y ocurren faltas locales. Esta condición también aumenta el índice de deterioración, conduciendo eventualmente a faltas que requieren el reemplazo completo de la cubierta.

Las laminaciones son tensionadas con una serie de barras de acero de alta resistencia aplicadas transversalmente a la longitud de las laminaciones. La tensión prensa las laminaciones juntas y aumenta grandemente las características de distribución de carga de la cubierta. Además, las tensiones sellan la cubierta así que las laminaciones se presionan juntas, proporcionando una superficie hermética.

La tensión laminar para cubiertas existentes diferencian en configuración de la nueva construcción en que las barras tensionadas se coloca en el exterior de las laminaciones, más bien entre los agujeros de las laminaciones. Esto permite que la operación de tensión ocurra sin quitar la cubierta y sin operaciones costosas de fabricación, mientras que el tráfico todavía esté utilizando el puente. Es generalmente necesario agregar laminaciones a la cubierta antes de tensionar, ya que la fuerza de la barra prensa las laminaciones juntas, reduciendo la anchura de la cubierta en 25 centímetros o más, dependiendo de la anchura original. La tensión laminar proporciona una buena solución a largo plazo para reparar cubiertas clavo-laminadas existentes para aumentar la capacidad de carga y ampliar substancialmente la vida de servicio de la estructura.

Reparación epóxica

Los epóxicos consisten en resinas básicas y agentes endurecedores de resina que son mezclados juntos en una forma de líquido o gel (masilla). Cuando se mezclan, los compuestos epóxicos, endurecen para formar un material sólido, durable que proporciona un alto grado de adhesión a la mayoría de las superficies limpias.

Tipos de reparaciones epoxicas

El epoxico se utiliza para la reparación de la madera como un agente de vinculación en reparaciones estructurales y semiestructurales. Es comúnmente inyectado bajo presión, pero es también manualmente aplicado como gel o masilla. El epóxico es más eficaz cuando es usado como un agente de vinculación para proporcionar resistencia entre las piezas para las reparaciones estructurales en localizaciones secas.

Para las reparaciones semiestructurales, se utiliza para llenar vacíos o para reparar superficies sustentadoras. Se describen seis tipos básicos de reparaciones epóxicas estructural (tipo A) y semiestructural (tipo B), como sigue:

Tipo A – 1.

                  Inyección epóxica en miembros agrietados y partidos.

Tipo A – 2.

                  Inyección epóxica y refuerzo en la madera podrida.

Tipo A – 3.

                  Empalmado e inyección epóxica en piezas quebradas.

Tipo A – 4.

                  Inyección epóxica de vigas delaminadas.

Tipo B – 1.

                  Inyección epóxica en grietas longitudinales y fracturas en sujetadores  
                  de las piezas lejos de empalmes.

Tipo B – 2.

                  Reparación de superficies sustentadoras usando gel epóxico.

Para usos del puente, las reparaciones epóxicas pueden ser categorizadas como sellante endurecedor, empalmar, y rehabilitación de postes.

Sellante endurecedor (grouting)

Como material sellante, el epóxico se utiliza para llenar fracturas, grietas, delaminaciones, daños de insectos y vacíos de pudrición. Los sellos epóxicos en el área afectada, previene la entrada del agua y otros restos. Puede también restaurar el enlace entre secciones separadas, aumenta la capacidad de grietas, y reduce la fractura a futuro. En edificios, el epóxico ha sido utilizado con éxito en reparaciones estructurales para llenar fracturas en conexiones de sujeción. Que también se ha utilizado conjuntamente con barras reforzadas para sustituir porciones seriamente dañadas de las piezas existentes. En puentes, su uso como sellante se ha limitado sobre todo a reparaciones semiestructurales o cosméticas que implicaban daño superficial o daño interno por insectos. Para las reparaciones superficiales, los vacíos u otros defectos se llenan con gel epóxico. Para las reparaciones internas que implican fracturas o daños de insectos, el liquido epóxico se debe inyectar en el interior de la pieza para llenar el vacío.

Empalmes

Las reparaciones de empalmes implican la adición de piezas de empalme que son traslapados sobre fracturas o piezas deterioradas y se pegan con epóxico en el lugar. En este tipo de reparación, el epóxico se utiliza como un pegamento para unir los empalmes en terreno. Mientras otros tipos de pegamentos están disponibles para la madera, los epóxicos son preferibles para reparaciones en el campo debido a su alta resistencia y rápida curación. El empalme epóxico se ha utilizado sobre todo en edificios y no es un tipo común de reparación en usos del puente en este tiempo.

Sin embargo, un método de empalme que se ha utilizado para un grado limitado implica la reconstrucción en madera laminada encolada. En éste método, las laminaciones dañadas o podridas son cortadas de la pieza de la madera laminada encolada y sustituidas por laminaciones nuevas que se pegan con epóxico en el terreno. Las laminaciones en la sección reemplazada, son traslapadas sobre laminaciones existentes a una distancia suficiente para desarrollar la resistencia mínima requerida en el empalme pegado con epóxico. Hay evidencia de que las variaciones en el contenido de agua de las piezas de madera pueden en el tiempo causar una reducción significativa en la resistencia de vinculación del epóxico. Por lo tanto, las reparaciones que empalmaban las piezas se expusieron al desgaste por la acción atmosférica o fluctuaciones significativas en el contenido de humedad que no son recomendadas. También, el empalme epóxico no se debe utilizar en el material tratado con preservantes de tipo aceite, debido a la vinculación pobre entre la madera y el epóxico.

Rehabilitación del pilar

La rehabilitación del pilar emplea epóxico (usando grouting para empalmar) para la reparación de pilares de madera cargados sobre todo a la compresión axial. Los dos métodos de rehabilitación de pilares más comúnmente usados son fijación de pilares y restauración de pilares. En la fijación de pilares, la sección dañada es completamente removida y una nueva pieza de sección transversal similar es instalada en su lugar).

La nueva sección se coloca con un 3 a 6 milímetros de abertura entre la parte superior e inferior y se aprieta firmemente contra el pilar existente. Después de la colocación de la nueva sección, los agujeros se taladran en un ángulo inclinado hacia abajo sobre cada empalme, espaciado aproximadamente 90 grados de separación. Los pernos de acero se conducen a través de los agujeros para ensamblar mecánicamente las dos secciones. Los lados de los empalmes se sellan después con gel epóxico, película plástica, o cinta, y el epóxico se inyecta en los empalmes, llenando los vacíos y enlazar las antiguas y nuevas secciones del pilar. Este tipo de reparación ha demostrado ser un método económico de reparación de subestructura que restaura con eficacia la resistencia compresiva de piezas deterioradas.

La restauración del pilar implica el retiro y el reemplazo de una sección en forma de cuña o calzo vertical del trozo, más bien que la sección transversal entera. Este tipo de reparación se ha utilizado con éxito en trozos donde la deterioración localizada ocurre en una u otra manera en una sección sana. Usando este método, una sección en forma de cuña es quitada del pilar existente cortando y cincelando. La sección de reemplazo es adecuada para emparejar la sección removida, pero es levemente más pequeña de tamaño. Después de que se fabrique el reemplazo, las superficies de contacto de las antiguas y de las nuevas secciones se cubren con el gel epóxico aplicado con una espátula. La nueva sección se pone en posición, y las vendas de metal son instaladas alrededor de la sección para sostenerlas en su lugar mientras las curaciones epóxicas. La restauración del pilar es más costoso que fijarlo y es normalmente utilizado solamente cuando la fijación es impráctica debido al acceso limitado.

Procedimientos generales para la reparación epóxica

Los procedimientos para el uso del epóxico varían con el tipo y grado de la reparación. Los procedimientos básicos para la inyección del epóxico se pueden resumir en cuatro pasos: preparación de la pieza, ajuste del puerto, sello del empalme, inyección epóxica, y acabado.

Como con todos los tipos de reparaciones, una evaluación estructural y un análisis de componentes existente debe ser hecho para determinar la capacidad de carga antes y después de la reparación. La causa del problema debe también ser identificada y tomar medidas correctivas para prevenir su repetición.

Preparación de la pieza

El grado de preparación de la pieza requerida para la reparación epóxica varía con el tipo de reparación y la condición de la madera. Cuando el defecto o la debilidad en la pieza original es el resultado de la pudrición, las acciones deben ser tomadas para remover la madera dañada, detener las infecciones, y prevenir daño renovado. Si las áreas que se reparan muestran tempranas señales de pudrición, el tratamiento en terreno puede ser suficiente para detener la pudrición, proporcionando suficiente resistencia en los restos de la pieza. Cuando la pudrición visible está presente, el acercamiento más cuidadoso es quitar la sección infectada. Para tales casos, las pautas siguientes son dadas:

Las extensiones imperceptibles del hongo infeccioso pueden alcanzar entre 15 a 30 centímetros en dirección de la fibra más allá de los limites evidentes de la pudrición. Una regla segura en remover partes podridas de piezas, es incluir la pudrición visible más un adicional de 60 centímetros de la madera adyacente en dirección a la fibra.

Además para remover o tratar áreas podridas, la fuente de humedad de la pieza infectada debe ser identificada y eliminada, si es posible. Cuando la madera húmeda (mayor que el 20 por ciento de contenido de humedad) se encuentra, la pieza debe ser secada antes de que se repare. Aunque hay epóxicos que unirán la madera húmeda, la presencia de grandes niveles de humedad del 20 por ciento puede proporcionar las condiciones convenientes para el crecimiento continuado de hongos y la deterioración.

Como una preparación final para todas las reparaciones epóxicas, las superficies se deben limpiar a fondo toda suciedad y restos para poder alcanzar una buena unión entre la madera y el epóxico. Las áreas deben estar libres de aceites preservantes, los que pueden afectar la unión. Aunque no ha habido estudios en la resistencia de uniones epóxicas en la madera tratada con preservantes tipo aceite, en reparaciones acertadas a un trozo (cargamento compresivo) se han reparado en piezas existentes tratadas con creosota, que ha estado en el lugar por un número de años. Las reparaciones de empalme o corte-tipo no son recomendadas en superficies tratadas con preservantes tipo aceite debido a la vinculación cuestionable a las superficies de la pieza.

Ajuste de puertos y sello de junta

Cuando el epóxico es aplicado por inyección a presión, el área reparada puede ser proporcionada con puertos de inyección y completamente sellada antes de colocar el epóxico. Los puertos de inyección son agujeros taladrados en el área común que permite la inyección epóxica en las partes interiores de la reparación, desplazando el aire por el respiradero y llenando con epóxico el vacío, y proporcionando medios visuales observando la distribución del epóxico. Estos puertos son generalmente de 6 a 9 milímetros de diámetro y son rematados con un tubo pequeño de cobre o plástico que se proyecta en la superficie de la madera. El número y localización de varios puertos dependen del tamaño y configuración del área de reparación. El número mínimo de puertos es dos, uno para la inyección y otro como vía de escape para el aire desplazado.

Para la mayoría de los tipos de reparaciones, los puertos adicionales se agregan para asegurar la penetración del epóxico a todas las áreas del empalme.

Después de que se fijen los puertos de inyección, las áreas del empalme deben ser selladas totalmente (con la excepción de aberturas del puerto de inyección). El sello incompleto permite al epóxico filtrarse de la área de reparación, desechando material y creando vacíos en el epóxico reduciendo su eficacia. Los métodos de sellado varían dependiendo de la configuración de las piezas que son reparadas. Para la mayoría de las reparaciones, las aberturas se pueden sellar con un gel epóxico, con tal que la viscosidad del gel sea suficientemente baja para atravesar la distancia de la abertura. Otro método común para sellar la zona reparada es sujetar con grapas la envoltura o cinta plástica al exterior de la pieza. Con madera porosa, puede ser beneficioso para sellar la superficie exterior con pintura epóxica gruesa para llenar grietas u otras aberturas pequeñas.

Aplicación epóxica

El epóxico es aplicado usando métodos manuales sin presión o inyección a presión, dependiendo del tipo de reparación. Los métodos sin presión se limitan generalmente a los usos superficiales expuestos. Los dos componentes epóxicos se mezclan a fondo en un pocillo u otro envase, y se aplican con una espátula o cepillo. Las reparaciones superficiales en superficies angulosas o verticales pueden requerir una envoltura plástica o una cinta especial para mantener el epóxico en posición de curación. Para inyección a presión, el epóxico se aplica a través de un puerto de inyección en cada empalme. Como el epóxico llena los vacíos en los empalmes, ventilando los puertos comienza el escape e incluso un flujo epóxico que se sella progresivamente. La inyección se realiza usando cualquier arma de calafateo y tubos epóxicos que son mezclados manualmente antes de la aplicación, o un arma automática de inyección que mezcle los componentes epóxicos en el inyector.

Para ambas técnicas, la presión de inyección debe ser suficiente para llenar totalmente el vacío sin quebrar los sellos de unión. Una presión de inyección máxima recomendada es de 20 kg/cm2.

Acabado

El tiempo requerido del epóxico para curar a su fuerza completa, varia entre marcas de fábrica de epóxicos y de temperaturas de cura. La mayoría de los epóxicos se fijan sobre algunas horas, pero curar por completo puede tomar varios días. Después de la cura final, la superficie epóxica puede ser acabada para resolver los requisitos estéticos del sitio, incluyendo el retiro de puertos de inyección de proyección, arenando, y pintando la superficie con epóxico.

Control de calidad para reparaciones epóxicas

Una eficacia en el factor epóxico es el nivel del control de calidad proporcionado durante el proceso de reparación. Aunque poco se ha publicado sobre este tema, las siguientes pautas sobre el control de calidad son:

En muchos casos las pruebas de laboratorio no son posibles para la reparación de madera en diferencia con la reparación del hormigón donde los cilindros de prueba pueden ser tomados. Por ejemplo, la carencia del control de calidad puede resultar serios problemas para las piezas reparadas con epóxicos. Muchos epóxicos son muy sensibles a proporciones de mezcla. El equipo estándar de inyección consiste en dos bombas de sustitución-positiva conducidas por un motor simple engranado para obtener la mezcla apropiada.

Los dos componentes epóxicos son mezclados en el inyector; así un flujo bastante continuo previene endurecer el epóxico en el inyector. Sin embargo, las líneas prensadas, mal funcionamiento de bombas, o las obstrucciones de la línea pueden ocurrir a veces. En casos severos el epóxico no endurece en todo, pero en otros casos el problema puede resultar en puntos blandos dentro de las juntas. La recolección frecuente de muestras pequeñas en envases verificará si el epóxico está endureciendo según lo esperado, y esto es hecho rutinariamente por los contratistas sobre una base cada hora. La detección del material débil pero endurecido es mucho más difícil. Un método es inyectar muestras en el corte del bloque al principio de las operaciones y después la reparación de cada quinta pieza. Una muestra de corte es cortar en cuatro partes los bloques, curar y después cada uno es probado en corte individual. La falta del nivel de tensión debe ser aproximadamente igual a la última fuerza de corte de la madera. Este nivel de fuerza de corte indica una alta calidad de enlace.

Otro problema del control de calidad es el de determinar la penetración del epóxico en los vacíos. Las técnicas especiales de muestreo están actualmente en el proceso de desarrollo, pero ningunas han probado totalmente satisfactorio hasta ahora. Este problema aumenta a menudo ya que hay dos tipos de reparación: estructural y no estructural. Las reparaciones no-estructurales son asociadas con sellar en usos tales como impermeabilización, sellado de grietas para prevenir la contaminación, y reparaciones de pintura. Muchos contratistas son solamente familiares con este tipo. El acercamiento para reparaciones no-estructurales es inyectar de puerto a puerto sin preocupación indebida para la penetración completa. Los vacíos de aire a menudo se atrapan por tal acercamiento. La llave para la reparación estructural acertada es llenar todos los vacíos. Para asegurar la penetración completa, es mejor inyectar de sólo un puerto mientras que se dejan otros sirviendo como respiraderos. La sucesiva transfusión y capsular de estos puertos da un alto grado de confianza en la cantidad de penetración. Una reparación media implica a menudo por lo menos 12 puertos, y muchos tienen considerablemente más. Sin embargo, sin la supervisión cercana de la operación de inyección, un contratista puede invertir su acercamiento generalmente para reparaciones no-estructurales, especialmente puesto que las diversas metas de estos tipos de reparación no se aprecian generalmente. La supervisión cercana se convierte asimismo en método primario de control de calidad.

Reemplazo de componentes

Hay situaciones donde una carencia de mantenimiento o de otras causas conduce a la deterioración tan severa que el reemplazo de la pieza es la única alternativa económicamente viable. En estos casos, la estructura debe ser temporalmente apoyada (cuando se requiere), la remoción de antiguas piezas, y una nueva instalada en su lugar. Antes de sustituir piezas, la causa de deterioración en la pieza original debe ser determinada y corregida. Si el problema es estructural, una capacidad creciente para el reemplazo puede ser autorizada. Si la pudrición es la fuente de la deterioración, las medidas correctivas deben ser tomadas para excluir la humedad de piezas instaladas nuevamente.

Siempre que una pieza es reemplazada, es recomendable examinar a fondo todos los componentes adyacentes y los que entran en contacto, para saber si hay pudrición que pudo no haber sido evidente cuando la pieza estaba en terreno. Las áreas confirmadas o sospechadas de la pudrición se deben tratar en terreno antes de que la nueva pieza esté instalada. Recuerde que la falta de la pieza original resultó de una causa específica que podría también causar falta prematura o altos costos de mantenimiento para el reemplazo.

En algunas estructuras puede ser impráctico reemplazar una pieza debido a dificultades por quitar la antigua pieza o la colocación de una nueva en su lugar. Una solución alternativa es agregar una pieza hermana que sea estructuralmente capaz de oponerse a las cargas aplicadas previamente a la pieza original. El uso de las piezas hermanas es la más aplicable cuando ocurren daños de sobrecarga u otro daño mecánico. Cuando se pudren las piezas existentes, las medidas apropiadas se deben tomar para suprimir la infección y para prevenir su extensión al nuevo componente. Las porciones podridas de las piezas deben ser removidas y las porciones restantes deben ser tratadas en terreno. Una vez más la fuente de humedad que proporcionó las condiciones convenientes de la pudrición debe también ser eliminada.