11. Patología y Caracterización de Materiales de Construcción

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Geol. NYDIA ROMERO BUITRAGO Candidata a Esp. Patologa de la Construccin

Facultad de Ingeniera Ingeniera Civil y Agrcola

Para el artista creador, cada material expresa su propio lenguaje Frank Lloyd Wrigth

Hay que conocer el material para usarlo bien Rogelio Salmona

La idea es caracterizar ciertos parmetros de la roca que tiene que ver con su resistencia

Estas caractersticas se pueden relacionar con las del macizo rocoso

Desde el punto de vista gentico: gneas Sedimentarias Metamrficas

Desde el punto de vista del comportamiento: Textura cristalina Textura clstica Rocas de granos muy finos Rocas orgnicas

Comportamiento: Elstico y frgil Plstico Viscoso Istropo o anistropo

Descripcin incluye: Textura Composicin Tipo de cementacin en las discontinuidades Diaclasamiento Contenido de humedad Poros Etc.

GEOTECNIA MINERA UNIVERSIDAD DE CHILE

Porosidad: Indica la proporcin entre la parte vaca de la roca (poros) y la parte slida. Las porosidades normalmente fluctan entre 0 y 40%.

talvolumen toporos devolumen

==T

P

VVn

Densidad: Corresponde al peso por unidad

de volumen Puede relacionarse con la

mineraloga y constitucin de los granos que forman la roca

Gravedad especfica: Es la densidad del material de

inters dividida por la densidad del agua medida adimensional

Densidad del agua es 1g/cm3, lo que hace que, cuando se mide en estas unidades (o equivalentemente en ton/m3), el valor de la densidad y gravedad especfica sea el mismo.

volumenpeso

=

agua del densidadmaterial del densidad

=G

Densidad: Las gravedades especficas de minerales comunes fluctan entre 2.0 (halita) y 7.0 (galena). Las rocas comunes tienen gravedades especficas entre 2.0 y 3.0 en la mayora de los casos.

Material Specific Gravity Material Specific Gravity

Andesite 2.5 - 2.8 Iron Ore 4.5 - 5.3

Basalt/Traprock 2.8 - 3.0 Lead Ore (Galena) 7.5

Coal - Anthracite 1.3 Limestone 2.3 - 2.7

Coal - Bituminous 1.1 - 1.4 Marble 2.4 - 2.7

Copper Ore 2 Mica, schist 2.5 - 2.9 Diabase 2.6 - 3.0 Quartzite 2.6 - 2.8 Diorite 2.8 - 3.0 Rhyolite 2.4 - 2.6 Dolomite 2.8 - 2.9 Rock Salt 2.5 - 2.6 Earth (dry) 1.6 - 1.8 Sandstone 2.2 - 2.8 Earth (wet) 2 Shale 2.4 - 2.8 Gneiss 2.6 - 2.9 Slate 2.7 - 2.8 Granite 2.6 - 2.7 Talc 2.6 - 2.8 Gypsum 2.3 - 2.8

Permeabilidad: Mide de cierta forma la conexin existente entre

poros, de modo que un fluido pueda movilizarse a travs de la roca.

La permeabilidad k, se rige por la Ley de Darcy

Permeabilidad: k se mide en Darcy: 1 darcy =

9.86 x 10-9 cm2 Permeabilidad de la roca

intacta suele ser muy distinta de la permeabilidad del macizo rocoso.

Se puede relacionar con la separacin de grietas en el macizo rocoso, por lo que provee un ndice cuantitativo de calidad del macizo rocoso.

Rock Type Porosity %

Granite 0.5 - 1.5

Dolerite 0.1 - 0.5

Sandstone 5.0 - 25.0

Shale 10.0 - 30.0

Limestone 5.0 - 20.0

Dolomite 1.0 - 5.0

Quartzite 0.1 - 0.5

GEOTECNIA MINERA UNIVERSIDAD DE CHILE

Resistencia: La resistencia mide la competencia de la roca. Se mide mediante el ensayo de carga puntual:

Is(50) es la resistencia a la carga puntual (rango tpico va

de 0.05 a 15 MPa) P es la carga al momento de la ruptura D es la distancia entre los puntos cargados

2)50( DPIS =

Resistencia:

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Resistencia: La resistencia a la carga puntual se correlaciona con

la resistencia a la compresin no confinada o simple.

La siguiente ecuacin es un resultado emprico entre la resistencia a la carga puntual y la resistencia a la compresin simple (no vlida para rocas dbiles).

)50(24 SC I=

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SOLICITACIONES DE COMPORTAMIENTO PETROLOGA ENSAYOS INDICE

RESISTENCIA Y DEFORMABILIDAD DE LOS AGREGADOS

TEXTURA (FBRICA) GRADO DE METEORIZACIN

RASGOS DE ESFUERZOS DESGASTE DMA

DURABILIDAD DE LOS AGREGADOS MINERALOGA CLIMA SOLIDEZ EN SULFATOS

REACTIVIDAD MINERAL MINERALOGA ANLISIS PETROLGICO

ADHERENCIA PTREO-ASFALTO CONTENIDO DE CUARZO TEXTURA SUPERFICIAL ADHERENCIA (F/B)

ANLISIS PETROGRFICO

CONDICIONES DE DRENAJE MINERALOGA CLIMA GRADACIN

Montero, 2003

CARACTERSTICAS DE INTERS PETROLOGA ENSAYOS

FORMA PLANARIDAD-ELONGACIN

ANGULARIDAD (REDONDEZ)

TEXTURA FABRICA INDICES AL-AP

TEXTURA SUPERFICIAL RUGOSIDAD

TEXTURA DESGASTE

NATURAL DESCRIPCIN FSICA

GRADACIN DISTRIBUCIN DE

TAMAOS Y PRESENCIA DE

FINOS PLSTICOS

LITOLOGA PROCEDIMIENTOS DE TRITURACIN MTODOS CONSTRUCTIVOS

DESCRIPCIN FSICA ESPECIFICACIONES

Para el artista creador, cada material expresa su propio lenguaje Frank Lloyd Wrigth

Hay que conocer el material para usarlo bien Rogelio Salmona

CAMBIOS FSICOS: Son aquellos que duran tanto como la causa que los

origina. Son reversibles. CAMBIOS QUMICOS: Son permanentes e irreversibles y forman sustancias

nuevas y diferentes a las originales con propiedades qumicas diferentes.

Expansin o contraccin de los metales al ser enfriados o calentados.

Expansin o contraccin de muchos materiales porosos cuando absorben o pierden humedad.

Efectos de carga en un edificio, es decir, flexin de los elementos estructurales.

Congelacin, descongelacin o evaporacin. Fusin del plomo, asfalto y termoplsticos

CAMBIO FSICOS

Fraguado del cemento Secado de la pintura Apagado de la cal Descomposicin o combustin de la madera Corrosin de metales Ataque de sulfatos Descomposicin de rocas sedimentarias Carbonatacin de la cal libre del cemento Ataque alcalino a causa del cemento hmedo Cristalizacin de sales

CAMBIO QUMICOS

Por ser cambios de diferente tipo requieren precauciones diferentes que de penden de las causas que lo generen.

El deterioro de los materiales es casi siempre el resultados de ambos cambios: fsicos y qumicos.

A veces, un cambio fsico puede ayudar a provocar un cambio qumico o viceversa.

RELACIONES MUTUAS DE CAMBIO

LESIONES

Desde la dcada de los 80 se ha analizado con seriedad el hecho de que muchas construcciones no estuvieran manteniendo la seguridad y utilidad requeridas durante un tiempo suficientemente largo, dicho anlisis permiti determinar que una de las principales causas de este problema es la baja calidad de los materiales. Tradicionalmente se relacion la calidad con las caractersticas fsico mecnicas, pero las experiencias prcticas y el avance de la investigacin en este campo han demostrado que es solo uno de los aspectos involucrados, sin ser el nico ni el suficiente para determinar la durabilidad de un material.

La durabilidad de los agregados es definida como la capacidad de las partculas individuales de conservar su integridad y no sufrir cambios fsicos, mecnicos o qumicos que afecten de forma negativa sus propiedades o su comportamiento general.

Manual de daos (Patio, L., 2012)

Presentacin Arq. Jorge Lozano Esp. Patologa de la Construccin

La durabilidad de un material resulta de la estabilidad qumica, fsica y mecnica de sus diferentes constituyentes, y para entender dicha estabilidad es necesario conocer la estructura interna y comprender el funcionamiento de las mnimas unidades que lo conforman, para finalmente relacionar dicha microestructura con las propiedades macroscpicas de un material; para esto existen las diversas tcnicas de MICROSCOPIA

Desde la dcada de los 80 se ha analizado con seriedad

el hecho de que muchas construcciones NO estuvieran manteniendo la seguridad y utilidad requeridas durante un tiempo suficientemente largo. PROBLEMAS CONSTRUCTIVOS QUE APARECEN EN

LAS OBRAS

1- DEFICIENCIAS DEL DISEO. Inadecuada valoracin de las variables de diseo

(transito/subrasante/clima/materiales)

2 - DEFICIENCIAS CONSTRUCTIVAS. Materiales inadecuados.

Permisividad en el control de calidad.

PAVIMENTOS ASFLTICOS Peladura.

(Stripping)

1. DESCRIPCIN: Desintegracin superficial de la carpeta asfltica como consecuencia de la prdida de ligante bituminoso y del desprendimiento del agregado ptreo, aumentando la textura del pavimento y exponiendo cada vez ms los agregados a la accin del trnsito y clima.

PAVIMENTOS ASFLTICOS Peladura. (Stripping)

2. POSIBLES CAUSAS: Esta anomala es indicativa que el ligante se ha endurecido apreciablemente, perdiendo sus propiedades ligantes, o bien que la mezcla asfltica existente es de deficiente calidad, ya sea por un contenido de ligante insuficiente, empleo de agregados sucios o muy absorbentes, como tambin por deficiencias durante la construccin, especialmente en tratamientos superficiales bituminosos; frecuentemente se presenta como un desprendimiento de agregados en forma de estras longitudinales, paralelas a la direccin del riego. El desprendimiento puede ser originado tambin en un proceso de descubrimiento por prdida de adherencia entre el agregado y el asfalto, cuando actan agentes agresivos tales como solventes y otros derivados del petrleo, e inclusive, la accin del agua (pluvial).

Ejemplo de Deterioros en pavimentos

PAVIMENTOS RGIDOS Pulimento (Polishing)

1. DESCRIPCIN: Superficie de rodamiento excesivamente lisa por efecto del pulimiento de los agregados que la componen.

PAVIMENTOS RGIDOS Pulimento (Polishing)

2. POSIBLES CAUSAS: Esta deficiencia es causada principalmente por el trnsito, el mismo que produce el desgaste superficial de los agregados de naturaleza degradable, particularmente cuando el concreto es de calidad pobre y favorece la exposicin de los mismos. La reduccin de la friccin o resistencia al deslizamiento, puede alcanzar niveles de riesgo para la seguridad del trnsito. El pulimiento de los agregados puede ser considerado cuando un examen de cerca revela que el nmero de contactos con el agregado sobre la superficie es muy reducido y este presenta una superficie suave al tacto.

CARACTERSTICAS TEXTURALES Y COMPOSICIONALES A TENER EN CUENTA

Forma y angularidad Las lajosas y alargadas-lajosas (en forma de agujas) pueden romperse con facilidad durante la compactacin o despus bajo la accin del trfico, modificando con ello la granulometra del agregado inicial. Los agregados ms deseados para la elaboracin de mezclas asflticas son aquellos con una alta proporcin de partculas aproximadamente equidimensionales (cuboides)

Forma de los agregados ptreos. i. Redondeada, ii. Irregular, iii. Angular, iv. Lajosa, v. Alargada, vi. Alargada Lajosa (Tomado de Lopez (1994), en Padilla 2004).

AGREGADOS PARA MEZCLAS EN PAVIMENTOS ASFLTICOS

Adhesividad y resistencia al desplazamiento. La adhesividad de los agregados ptreos con los ligantes asflticos es de gran importancia, debido a que se pueden presentar fenmenos fisicoqumicos en la superficie de los agregados empleados en las capas asflticas. En estos fenmenos complejos intervienen tanto factores fsicos como la textura del agregado, la porosidad del mismo, viscosidad y tensin superficial del ligante, espesor de la pelcula de ligante, etc. y a su vez factores qumicos relativos al ligante y al agregado. Los agregados se clasifican en cidos y bsicos.


Antecedentes


Agregados cidos. La acidez es por lo general consecuencia de un alto contenido en slice y determina una gran afinidad del agregado por el agua (hidrofilia) y una polaridad negativa. Agregados Bsicos. Son menos hidrofilicos que los silceos y se cargan positivamente en presencia de agua. Por ello pueden presentar cierta atraccin por los cidos libres en los ligantes y, en consecuencia una mejor adhesividad con los mismos.



TABLA EXCEL ANLISIS PETROGRFICO DE AGREGADOS PARA

MEZCLAS ASFLTICAS

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Agregados cidos. La acidez es por lo general consecuencia de un alto contenido en slice y determina una gran afinidad del agregado por el agua (hidrofilia) y una polaridad negativa. Agregados Bsicos. Son menos hidrofilicos que los silceos y se cargan positivamente en presencia de agua. Por ello pueden presentar cierta atraccin por los cidos libres en los ligantes y, en consecuencia una mejor adhesividad con los mismos.



Alterabilidad. Las fallas detectados en un capa asfltica al poco tiempo despus de su puesta en servicio, comnmente suelen ser ocasionados por procesos de alteracin de los agregados en alguna de sus capas, los cuales pueden desencadenarse debido a alguna reaccin qumica con alguno de los componentes de los ligantes asflticos o conglomerantes, por la siempre inevitable presencia de agua (Ibid.) . Es as que existe la necesidad de evaluacin de la alterabilidad de un agregado ptreo, y uno de los procedimientos indicados para la evaluacin de este parmetro es el anlisis petrogrfico




Forma

Porosidad

Grado de meteorizacin

Composicin mineralgica

Minerales inestables

Reaccin lcali - agregado

Presencia de contaminantes.

AGREGADOS PARA MEZCLAS EN PAVIMENTOS DE CONCRETO HIDRULICO


AGREGADOS PARA BASES Y SUB BASES

En general las rocas aptas para su uso en bases y subbases son rocas silceas de grano fino y tendencia a fbricas granulares, con alta resistencia a la compresin y desgastes bajos.

TABLA EXCEL ANLISIS PETROGRFICO DE AGREGADOS PARA

MEZCLAS DE CONCRETO

9:36 a.m. 48

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PATOLOGA Y CARACTERIZACIN DE MATERIALES DE CONSTRUCCINSlide Number 2Clasificacin Geolgica de las rocasClasificacin Geolgica de las rocasPropiedadesPropiedadesPropiedadesPropiedadesPropiedadesPropiedadesPropiedadesSlide Number 12PropiedadesSlide Number 14Slide Number 15 AGREGADOS PTREOS: CORRELACIN DE LAS SOLICITACIONES DE CALIDAD CON LA LITOLOGA Y LOS ENSAYOS NDICE PETROLOGA DE PAVIMENTOS: CARACTERSTICAS DE LAS PARTCULASSlide Number 18CAMBIOS QUE SE PRESENTAN EN LOS MATERIALES EJEMPLOS DE CAMBIOS FSICOS Slide Number 21Slide Number 22EJEMPLOS DE CAMBIOS QUMICOS Slide Number 24CONTROL Y RELACIONES MUTUAS Slide Number 26CAMBIOS QUE SE PRESENTAN EN LOS MATERIALES ProblemticaDurabilidad???DurabilidadDeterioros en Ladrillos y cermicosLesiones superficiales del concretoDurabilidadAntecedentesDeterioros en pavimentos: CausasEjemplo de Deterioros en pavimentosSlide Number 37Ejemplo de Deterioros en pavimentosEjemplo de Deterioros en pavimentosAntecedentesSlide Number 41AntecedentesSlide Number 43AntecedentesAntecedentesAntecedentesAntecedentesSlide Number 48RECURSOS BIBLIOGRFICOSRECURSOS BIBLIOGRFICOSRECURSOS BIBLIOGRFICOS

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