Durabilidad Del C_ Uap Final

7/26/2019 Durabilidad Del C_ Uap Final

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TECNOLOGIA DEL CONCRETO

DOCENTE : Ing. Fernando Garnica Cuba

DURABILIDAD DEL CONCRETO

GENERALIDADES

El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Prtland, como

la habilidad para resistir la accin del intemperismo, el ataque

qumico, la abrasin, o cualquier otro proceso o condicin de

servicio de las estructuras, que produzca deterioro del

concreto.

La conclusin primordial que se desprende de la definicin anterior, es que la durabilidad no es un concepto absoluto

que dependa solo del diseo de mezcla, sino que esta en funcin del ambiente de exposicin y las condiciones de

trabajo a las cuales lo sometamos

En este sentido, no existe un concreto !durable" por si mismo, ya que las caracter#sticas f#sicas, qu#micas y

mec$nicas que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias no necesariamente lo %abilitan para se&uir

siendo !durable" bajo condiciones diferentes

'radicionalmente se asoci la durabilidad a las caracter#sticas resistentes del concreto y particularmente a su

resistencia en compresin, pero las experiencias pr$cticas y el a(ance de la in(esti&acin en este campo %an

demostrado que es solo uno de los aspectos in(olucrados, pero no el )nico ni el suficiente para obtener un

concreto durable

El problema de la durabilidad es sumamente complejo, en la medida en que cada situacin de exposicin y condicinde ser(icio ameritan una especificacin particular tanto para los materiales y diseo de mezcla, como para los

aditi(os, la t*cnica de produccin y el proceso constructi(o, por lo que es usual que en este campo las

&eneralizaciones resulten nefastas

FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

Los factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que producen el deterioro del mismo

Estos factores se clasifican en + &rupos

-. Con&elamiento y /es%ielo

0. Ambiente qu#micamente a&resi(o

1. Abrasin

2. Corrosin de metales en el concreto

+. 3eacciones qu#micas en los a&re&ados


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CONGELAMIENTO Y DESHIELO

El congelamiento y e!"ielo, constituye un a&ente de deterioro que ocurre en los climas en que la

temperatura desciende %asta pro(ocar el con&elamiento del a&ua contenida en los poros capilares del

concreto

En t*rminos &enerales el fenmeno se caracteriza por introducir

esfuerzos internos en el concreto que pueden pro(ocar su fi&uracin

reiterada y la consi&uiente desinte&racin

Este fenmeno, se da tanto a ni(el de la pasta de cemento, como en los a&re&ados de manera

independiente, as# como en la interaccin de ambos por lo que su e(aluacin debe abordar cada uno de

estos aspectos

Efecto en los agregados, En los a&re&ados existe e(idencia de que por los tamaos mayores de losporos capilares se producen &eneralmente presiones %idr$ulicas y no osmticas4 con esfuerzos internos

similares a los que ocurren en la pasta de cemento, existiendo indicios que el tamao m$ximo tiene una

influencia importante, estim$ndose que para cada tipo de material existe un tamao m$ximo por debajo del

cual se puede producir el con&elamiento confinado dentro del concreto sin dao interno en los a&re&ados

Por otro lado cuando menor sea la capacidad del a&re&ado para absorber a&ua, menor ser$ el efecto del

con&elamiento interno de la misma que tienen baja durabilidad ante la accin de ciclos de con&elacin, son

aquellos con un &rado de porosidad de moderado a alto, lo que les permite retener y mantener un &rado de

saturacin relati(amente alto, cuando se encuentran incorporados ya en el concreto

Efecto entre la pasta y los agregados, Existe la denominada !'eor#a El$stica" que considera un efecto

mixto de los a&re&ados sobre la pasta4 ya que al con&elarse el a&ua dentro de ellos se deforman

el$sticamente sin romperse por tener una estructura m$s resistente que la del cemento y ejercen presin

directa sobre la pasta &enerando tensiones adicionales a las ocasionadas en el cemento

independientemente

Cont#ol e la $#a%ilia ente al congelamiento y e!"ielo

a' Aiti(o! inco#)o#ao! e ai#e

En concretos normales, existe un promedio de -5 de poros de aire atrapado, los cuales no son

suficientes para e(itar el deterioro del concreto cuando el a&ua lle&a a con&elarse en los poros

saturados del mismo Ello es debido a que los poros de aire atrapado no se encuentran lo

suficientemente cerca de todos los poros capilares, en los que el %ielo puede formarse y por tanto no

son una ayuda se&ura en el control de los esfuerzos resultantes

El principio de los incorporadores de aire, consiste en

introducir una estructura adicional de (ac#os no

interconectados, que permiten asimilar los desplazamientos

&enerados por el con&elamiento eliminando las tensiones

Para que sea realmente efecti(o el control del efecto de

con&elamiento y des%ielo, se requiere que la distancia

m$xima que debe existir entre las part#culas de la pasta y los

(ac#os introducidos por el incorporador de aire, sea de 60

mm, al cual se le denomina !7actor de espaciamiento"


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El aire incorporado, al aumentar la porosidad de la pasta, causa reduccin en las resistencias

mec$nicas del concreto4 pero el incremento de la trabajabilidad permite disminuir los contenidos de

a&ua y a&re&ado fino de mezcla, reduciendo as# la p*rdida de resistencia

b. C$#ao

8o se puede pensar que slo con los aditi(os incorporadores de aire se soluciona el problema, si no le

damos al concreto la posibilidad de desarrollar resistencia, de nada ser(ir$ la precaucin anterior entre

la fati&a que (a produciendo la alternancia de esfuerzos en los ciclos de %ielo y des%ielo

Para que el concreto ten&a un desarrollo normal de resistencia en el tiempo, debe curarse, como

referencia, a una temperatura de por lo menos -19C para un elemento de 16cm de espesor y +9C

para espesores del orden de -:6m4 por lo que debe procurarse mantener la temperatura adecuada

mediante elementos aislantes que impidan que pierden calor y;o se e(apore el a&ua, o se con&ele

%asta que %alla desarrollado al menos 1+


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En este sentido %ay que tener perfectamente claro que el concepto de que los cloruros no tiene accin

perjudicial directa sobre el concreto, sino a tra(*s de su participacin en el mecanismo de la corrosin

de metales embebidos en el concreto, produci*ndose compuestos de %ierro que al expandirse rompen la

estructura de la pasta y a&re&ados El no entender a cabalidad este fenmeno lle(a muc%as (eces a

confusin pues con frecuencia se descartan materiales con cloruros para su empleo en concreto simple

sin ser necesario

Como nota interesante debemos comentar que para producir concreto no reforzado, se puede emplear

incluso a&ua de mar, >como en efecto se %ace en al&unos lu&ares del mundo. si la estructura en

cuestin no estar$ sometido posteriormente a %umedecimiento que produzca que entren en solucin

permanente los sulfatos que tambi*n contiene el a&ua marina Empleado complementariamente al&)n

cemento Puzol$nico o resistente a los sulfatos, en los casos mas cr#ticos se controlar#a cualquier

reaccin de los sulfatos, ya que estos constituir#an el )nico ries&o potencial de deterioro

En el ac$pite correspondiente a la corrosin se tratar$ en detalle la funcin indirecta que cumplen los

cloruros en ese fenmeno

b. SULFATOS

Los sulfatos que afectan la durabilidad, se %allan usualmente en el suelo en contacto con el concreto, ensolucin en a&ua de llu(ia, en a&uas contaminadas por desec%os industriales o por flujos en suelos

a&resi(os Por lo &eneral consisten en sulfatos de =odio, Potasio, Calcio, ?a&nesio

Los suelos con sulfatos se %allan normalmente en zonas $ridas, y pese a que pueden no estar en muy

alta concentracin, si se producen ciclos de %umedecimiento y secado sobre el concreto, la

concentracin puede incrementarse y causar deterioro

El mecanismo de accin de los sulfatos considera dos tipos de reaccin qu#mica

- Combinacin del sulfato con %idrxido de calcio libre >cal %idratada. liberado durante la %idratacin

del cemento, form$ndose =ulfato de Calcio >yeso. de propiedades expansi(as

0 Combinacin de yeso con Aluminio C$lcico @idratado para formar =ulfoaluminio de Calcio

>Etrin&ita. tambi*n con caracter#sticas de aumento de (olumen Al&unos in(esti&adores indican que

existe un efecto puramente f#sico causado por la cristalizacin de las sales sulfatadas en los poros

del concreto con aumento de (olumen y deterioro

Cont#ol e la ag#e!i.n /$0mica

La manera m$s directa consiste en e(itar construir en ambiente a&resi(o, pero esto no siempre puede

lle(arse a cabo, por lo que como re&la &eneral se debe procurar usar al&una barrera que e(ite el contacto

de los cloruros y sulfatos en solucin de concreto

Esta proteccin puede lle(arse a cabo con pinturas bituminosas, %ec%as a base de cauc%o o pinturas

especialmente diseadas para este tipo de a&resin >normalmente de tipo epxico., pero que resultan

usualmente soluciones caras

tra medida es crear drenajes adecuados entre el concreto estructural y el suelo a&resi(o que corten el

flujo de la solucin impidiendo el contacto entre ambos Bna medida en ese sentido consiste en emplear

rellenos &ranulares de 'amao m$ximo no menor de -" de &ranulometr#a abierta, que limita la posibilidad

de flujo por capilaridad entre el concreto y el material de relleno

El %ec%o de que existan sulfatos en el suelo no si&nifica necesariamente que atacar$n al concreto puesto

que se trata por ejemplo de un clima muy seco donde no %ay posibilidad de que entren en solucin o esta

posibilidad es m#nima, es ob(io que resulta antieconmico especificar cemento especial cuando se pueden

tomar precauciones m$s baratas y eficientes


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ABRASI1N

Se define la resistencia a la abrasin como la habilidad de una superficie de concreto a ser desgastada por

roce y friccin Este fenmeno se ori&ina de (arias maneras, siendo las m$s comunes las atribuidas a las

condiciones de ser(icio, como son el tr$nsito de peatones y (e%#culos sobre las (eredas y losas, el efecto del (iento

car&ado de part#culas slidas y el des&aste producido por el flujo continuo de a&ua

En la mayor#a de los casos, el des&aste por abrasin no ocasiona problemas estructurales, sin embar&o puede traer

consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de ser(icio o indirectamente propiciando el ataque de

al&)n otro enemi&o de la durabilidad >a&resin qu#mica, corrosin, etc., siendo esto )ltimo m$s e(idente en el caso

de las estructuras %idr$ulicas

Facto#e! /$e a&ectan la #e!i!tencia a la a%#a!i.n el conc#eto

El factor principal reside en qu* tan resistente es desde el punto de (ista estructural o mec$nico, la superficie

expuesta al des&aste

=e %an desarrollado (arias maneras de medir el des&aste o la resistencia a la abrasin, a ni(el de laboratorio como a

escala natural4 pero los resultados son bastante relati(os pues nin&una de ellas puede reproducir las condicionesreales del uso de las estructuras, ni dar una medida absoluta en t*rminos num*ricos que puede ser(ir para comparar

condiciones de uso o concretos similares4 por lo tanto el mejor indicador es e(aluar principalmente factores como la

resistencia en compresin, las caracter#sticas de los a&re&ados, el diseo de mezcla, la t*cnica constructi(a y el

curado

Recomenacione! )a#a el cont#ol e la a%#a!i.n

'eniendo claros estos conceptos, es ob(io que en la medida que desarrollemos las capacidades resistentes de la

capa de concreto que soportar$ la abrasin, lo&raremos controlar el des&aste

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=e estima que la superficie aludida debe tener una resistencia en compresin m#nima de 0:6 &;cm para

&arantizar una durabilidad permanente respecto a la abrasin, lo cual indica que es necesario emplear relaciones

a&ua; cemento bajas, el menor slump compatible con la colocacin eficiente, a&re&ados bien &raduados y que

cumplan con los l#mites A='? CD11 para &radacin y abrasin, as# como la menor cantidad posible de aire atrapado

Al mar&en de estas precauciones pre(ias a la produccin, est$ demostrado que un elemento fundamental en el

resultado final la constituye la mano de obra y la t*cnica de acabado

Cuando se procede a realizar el acabado sin permitir la exudacin de la mezcla, la capa superficial se (uel(e d*bil al

concentrarse el a&ua exudada, increment$ndose localmente la relacin a&ua; cemento

=e considera que en condiciones normales, el acabado debe ejecutarse alrededor de las dos %oras lue&o de lacolocacin del concreto y %abi*ndose eliminado al a&ua superficial

La cantidad de enera que pone el operario en el proceso de acabado tiene relacin directa en el &rado de

compactacin de la superficie %abi*ndose comprobado experimentalmente una &ran diferencia cuando *ste trabajo

se ejecuta con acabadoras mec$nicas >de uso no muy corriente en nuestro medio.

Es usual apreciar la costumbre &eneralizada de espol(orear cemento sobre la superficie %)meda con objeto de

!secarla" y terminar antes con el acabado, lo cual constituye una pr$ctica ne&ati(a si a)n continua la exudacin, pues

la pel#cula de cemento act)a como una barrera impermeable reteniendo el a&ua y fa(oreciendo que disminuye

localmente la relacin a&ua; cemento


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=i este procedimiento se efect)a lue&o de la exudacin y se inte&ra el cemento o un mortero seco con el resto de la

pasta, el efecto es muy beneficioso pues se consi&ue reducir localmente la relacin a&ua; cemento e incrementa la

resistencia, por lo que el concepto b$sico est$ en la oportunidad en que se %ace esto y no en la accin misma

tra precaucin important#sima esta constituida por la t*cnica de curado, pues de nada sir(e tener materiales y un

diseo de mezcla excelentes si lue&o no propiciamos las condiciones para que desarrolle la resistencia, y que son

temperatura y %umedad adecuadas El curado debe iniciarse despu*s de concluido el acabado superficial siendo

recomendable mantenerlo no menos de d#as cuando se emplea cemento 'ipo I y un tiempo mayor si se emplea

cementos de desarrollo lento

Las t*cnicas con(encionales de cuadro, como son el rie&o continuo o las !arroceras" son alternati(as simples y

efecti(as si se aplican bien y con continuidad

Bna t*cnica probada mundialmente, que mejora notablemente la resistencia a la abrasin de las superficies de

concreto consiste en emplear el denominado !concreto fibroso"

CORROSION DE METALES EN EL CONCRETO

El concreto por ser un material con una alcalinidad muy ele(ada >P@ F -0+., y alta resisti(idad el*ctrica constituye

uno de los medios ideales para prote&er metales introducidos en su estructura, al producir en ellos una pel#cula

protectora contra la corrosin Pero si por circunstancias internas o externas se cambian estas condiciones de

proteccin, se producen el proceso electroqu#mico de la corrosin &ener$ndose compuestos de xidos de %ierro que

lle&an a triplicar el (olumen ori&inal del %ierro, destruyendo el concreto al %inc%arse y &enerar esfuerzos internos

En el concreto pueden incluirse una serie de metales dependiendo de la utilidad que queremos darle, pero lo real es

que el acero, es el metal de mayor uso desde que se desarroll el concreto reforzado y sus m)ltiples aplicaciones,

por lo que en este ac$pite se tratar$ solo el caso de la corrosin del acero de refuerzo

Como com%ati# la co##o!i.n

Los cloruros pueden estar dentro del concreto desde su colocacin, si los a&re&ados en el a&ua de mezcla o los

aditi(os ya la inclu#an, lue&o el primer paso consiste en e(aluar los materiales del concreto para estimar si

contribuir$n a la corrosin4 de ser as# existen alternati(as en cuanto a cambiarlos por otros que no lo conten&an o en

caso de los a&re&ados someterlos a la(ados para reducir su concentracin

La otra forma como se puede incluir es entrando en la solucin por los poros capilares de concreto Esto se (erifica

cuando en concreto est$ en exposicin directa a a&ua con cloruros como es el caso de estructuras marinas o en el

aire con alta %umedad relati(a y en muc%o caso se (a depositando sobre el concreto por la %umedad ambiental y el

(iento que arrastra part#culas de suelo contaminado, introduci*ndose la solucin cuando llue(e

Como se apreciar$, para que se introduzca el in&reso es necesario que el concreto sea lo suficientemente permeable

para que los cloruros lle&uen %asta donde se encuentre el acero de refuerzo, por lo que se aplica las mismas

recomendaciones que para la a&resi(idad de los sulfatos, con la condicin adicional de la importancia extrema del

concreto de recubrimiento, que es la barrera principal para el in&reso en los casos de ambientes a&resi(os con

cloruros deben especificarse recubrimientos mayores de los normales y calidades de concreto que ase&uren baja

permeabilidad

REACCIONES QU,MICAS EN LOS AGREGADOS

Las reacciones qu#micas en los a&re&ados que se pueden producir desinte&racin %an sido y continuar$n siendo

muy in(esti&adas a ni(el mundial en relacin a su repercusin en el concreto


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En nuestro pa#s no se tienen experiencias comprobadas en este campo por un lado por que al tratarse de un aspecto

sumamente especializado, escapa de las pr$cticas con(encionales en el medio, siendo factible que problemas

ocasionados por este tipo de reacciones se atribuyen a otras causas por falta de conocimiento del tema

Las canteras para la obtencin de a&re&ado para el concreto en el Per) abarcan una clasificacin mineral&ica muy

amplia4 dentro de la cual se encuentra una serie de minerales que podr#an ser potencialmente reacti(os al emplearse

en concreto, por lo que es sumamente importante y ur&ente empezar a desarrollar una tecnoloa propia en este

campo pues no est$ lejano el d#a en que empiece a detectarse problemas por el uso de estos a&re&ados

Las reacciones qu#micas que se presentan en estos a&re&ados est$n constituidos por la llamada reaccin =#liceD

Glcalis y la reaccin CarbonatosDGlcalis

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