NTC 5551 Durabilidad Estructuras Concreto

7/29/2019 NTC 5551 Durabilidad Estructuras Concreto

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NORMA TCNICA NTCCOLOMBIANA 5551

2007-12-12

CONCRETOS.DURABILIDAD DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

E: DURABILITY OF CONCRETE STRUTURES

CORRESPONDENCIA:

DESCRIPTORES: durabilidad; concreto; ataque qumico;carbonataci; sulfatos.

I.C.S.: 91.100.30

Editada por el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin (ICONTEC)Apartado 14237 Bogot, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435

Prohibida su reproduccin Editada 2007-12-21


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PRLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin, ICONTEC, es el organismonacional de normalizacin, segn el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carcter privado, sin nimo de lucro, cuya Misin es fundamentalpara brindar soporte y desarrollo al productor y proteccin al consumidor. Colabora con elsector gubernamental y apoya al sector privado del pas, para lograr ventajas competitivas enlos mercados interno y externo.

La representacin de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalizacin Tcnicaest garantizada por los Comits Tcnicos y el perodo de Consulta Pblica, este ltimocaracterizado por la participacin del pblico en general.

La NTC 5551 fue ratificada por el Consejo Directivo de 2007-12-12.

Esta norma est sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda entodo momento a las necesidades y exigencias actuales.

A continuacin se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a travsde su participacin en el Comit Tcnico 100 Concretos, morteros, agregados y grouts, quecoordina ASOCIACIN COLOMBIANA DE PORDUCTORES DE CONCRETO -ASOCRETO-quien es reconocido por ICONTEC como secretara Tcnica de Normalizacin.

AGRECN S.A.ASOCIACIN COLOMBIANA DEPRODUCTORES DE CONCRETOBASF QUMICA COLOMBIANA S.A.CEMEX COLOMBIACONCONCRETO S.A.CONCRELABCONCRETERA TREMIX S.A.CONCRETOS PREMEZCLADOS S.A.EMPRESA DE ACUEDUCTO YALCANTARILLADO DE BOGOTA

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERAGEOGRAL LTDA.

GRAVILLERA ALBANIA S.A.GRUPO ARGOSHOLCIM COLOMBIA S.A.INSTITUTO COLOMBIANO DEPRODUCTORES DE CEMENTOMANUFACTURAS DE CEMENTO TITAN S.A.MBT COLOMBIA S.A.ORGANIZACIN MINUTO DE DIOSSIKA COLOMBIATOXEMENT S.A.UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

UNIVERSIDAD SANTO TOMS DE AQUINO

Adems de las anteriores, en Consulta Pblica el Proyecto se puso a consideracin de lassiguientes empresas:

AGREGADOS DE LA SABANA LTDA.ASOCIACIN DE INGENIERIA SISMICAASOGRAVASCONCRETOS DE OCCIDENTE S.A.CONINSA S.A.CONSTRUCTORA COLPATRIA S.A.

EMPRESA COLOMBIANA DE PETROLEOSESCUELA MILITAR DE CADETES

INGENIERIA DEL CONCRETOINGENIESA S.A.INSTITUTO TECNOLGICO METROPOLITANOLABORATORIOS CONTECON-URBARMANUFACTURAS DE CEMENTO S.A.PROYETOS Y DISEOS

SUPERINTENDENCIA DE INSDUSTRIA YCOMERCIO


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UNIVERSIDAD AGRARIAUNIVERSIDAD DE LOS ANDES

UNIVERSIDAD JAVERIANAUNIVERSIDAD MILITAR

ICONTEC cuenta con un Centro de Informacin que pone a disposicin de los interesadosnormas internacionales, regionales y nacionales y otros documentos relacionados.

DIRECCIN DE NORMALIZACIN


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NORMA TCNICA COLOMBIANA NTC 5551

CONTENIDO

Pgina

0. INTRODUCCIN ..........................................................................................................1

1. OBJETO .......................................................................................................................1

2. REFERENCIAS NORMATIVAS ...................................................................................2

3. TERMINOLOGA ..........................................................................................................3

4. CONDICIONES DE EXPOSICIN ...............................................................................5

5. REQUISITOS DE DURABILIDAD ................................................................................8

5.1 MATERIALES.............................................................................................................10

5.2 CURADO ....................................................................................................................12

5.3 CONTROL DE AGRIETAMIENTO .............................................................................12

5.4 EVALUACIN DE LA REACTIVIDAD LCALI - AGREGADO ...............................13

5.5 CONCRETOS EXPUESTOS A ATAQUE POR SULFATOS .....................................13

5.6 RECUBRIMIENTO DEL ACERO DE REFUERZO.....................................................13

5.7 CONTENIDO DE IN CLORURO ..............................................................................13

FIGURAS

Figura 1. Vida til de las estructuras....................................................................................4

Figura 2. Factores que afectan la durabilidad .....................................................................5

TABLAS

Tabla 1. Clases generales de exposicin.............................................................................6


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Tabla 2. Clasificacin de la agresividad qumica ................................................................8

Tabla 3. Valores lmite para composicin y propiedades del concreto ............................9

Tabla 4. Requisitos de contenido de aire total para concretos con aire incorporado...10

Tabla 5. Valores mximos de separacin de fisuras.........................................................12

Tabla 6. Contenido mximo de in cloruro para prevenir la corrosin...........................13

ANEXOS

ANEXO A (Informativo)PROTECCIN DEL CONCRETO..........................................................................................14

ANEXO B (Informativo)CURADO DEL CONCRETO ..................................................................................................21

ANEXO C (Informativo)

ADICIONES............................................................................................................................23ANEXO D (Informativo)REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS......................................................................................24


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CONCRETOS.DURABILIDAD DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO

0. INTRODUCCIN

En los ltimos aos, la durabilidad del concreto ha sido uno de los temas ms estudiados, porsu incidencia en la seguridad pblica, la economa y en el aspecto social, entre otras causas;por esta razn, la mayora de los cdigos estructurales en el mundo, desde hace algn tiempocontemplan la durabilidad como factor crtico de diseo.

En la presente norma se presentan los parmetros ms relevantes relacionados con ladurabilidad del concreto y se fijan lmites en los ms importantes, de modo que se constituyanen factores de diseo.

Esta norma ofrece la informacin y las herramientas bsicas para el diseo y la construccin deestructuras estables. Sin embargo, no busca abarcar el estado de avance de la tecnologa enrelacin con las estructuras durables. Para este propsito se recomiendan publicacionesespecializadas.

Como parte importante de esta norma, al final se proporcionan Anexos Informativos donde seamplan algunos conceptos y se plantean sugerencias, con el fin de que el usuario de la normatenga mayor conocimiento.

1. OBJETO

1.1 Esta norma establece las especificaciones aplicables a concretos hidrulicos sometidosa condiciones de exposicin ambiental especficas, a las cuales estar expuesta la estructuradurante su vida til total (vase la Tabla 1). Adems, se hace referencia a algunos mtodos deensayo.

1.2 Esta norma no busca sealar todos los problemas de seguridad; si hay alguno,asociado con su uso, es responsabilidad del usuario de esta norma establecer las prcticas deseguridad y salud, y determinar la aplicabilidad de las regulaciones que debe a usar.

1.3 Los valores normativos se indican de acuerdo con el Sistema Internacional deUnidades. NTC 1000 (ISO 1000).


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2. REFERENCIAS NORMATIVAS

Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicacin deeste documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica nicamente la edicin citada.Para referencias no fechadas, se aplica la ltima edicin del documento normativo referenciado

(incluida cualquier correccin).

NTC 121, Ingeniera civil y arquitectura. Cemento Prtland. Especificaciones fsicas ymecnicas (ASTM C150).

NTC 174, Concretos. Especificaciones de los agregados para concreto (ASTM C33).

NTC 175, Ingeniera civil y arquitectura. Mtodo qumico para determinar la reactividadpotencial lcali-slice de los agregados (ASTM C289).

NTC 220, Determinacin de la resistencia de morteros de cemento hidrulico usando cubos de50 mm 50,8 mm de lado (ASTM C109).

NTC 321, Cemento Prtland. Especificaciones qumicas (ASTM C150).

NTC 1000, Metrologa. Sistema Internacional de Unidades (ISO 1000).

NTC 1032, Ingeniera civil y arquitectura. Mtodo de ensayo para la determinacin delcontenido de aire en el concreto fresco. Mtodo de presin (ASTM C231).

NTC 1299, Concretos. Aditivos qumicos para concreto (ASTM C494).

NTC 3318, Concretos. Produccin de concreto (ASTM C94).

NTC 3493, Ingeniera civil y arquitectura. Cenizas volantes y puzolanas naturales, calcinadas ocrudas, utilizadas como aditivos minerales en el concreto de cemento Prtland (ASTM C618).

NTC 3459, Concretos. Agua para la elaboracin de concreto (BS 3148).

NTC 3502, Ingeniera civil y arquitectura. Aditivos incorporadores de aire para concreto(ASTM C260).

NTC 3773, Gua para la inspeccin petrogrfica de agregados de concreto (ASTM C295).

NTC 3823, Ingeniera civil y arquitectura. Muestreo y ensayo de cenizas volantes o puzolanas

naturales para uso como aditivo mineral en el concreto de cemento Prtland (ASTM C311).

NTC 3828, Mtodo de ensayo para la determinacin de la reactividad potencial a los lcalis demezclas de cemento-agregado (mtodo de la barra de mortero) (ASTM C227).

NTC 4018, Escoria de alto horno granulada y molida para uso en concretos y morteros(ASTM C989).

NTC 4023, Ingeniera civil y arquitectura. Especificaciones para aditivos qumicos usados en laproduccin de concreto fluido (ASTM C1017).

NTC 4045, Ingeniera civil y arquitectura. Agregados livianos para concreto estructural

(ASTM C330).


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NTC 4578, Ingeniera civil y arquitectura. Cementos. Cemento hidrulico expansivo(ASTM C845).

NTC 4637, Ingeniera civil y arquitectura. Concretos. Especificaciones para el uso demicroslica como mortero y concretos de cemento hidrulico (ASTM C1240).

ASTM C595, Standard Specification for Blended Hydraulic Cements.

ASTM C1157, Especificacin normalizada de desempeo para cemento hidrulico.

ASTM C1293, Standard Test Method for Determination of Length Change of Concrete Due toAlkali-Silica Reaction.

NSR 98, Norma Colombiana de Diseo y Construccin Sismo Resistente.

3. TERMINOLOGA

Para los propsitos de este documento normativo, se aplican los siguientes trminos ydefiniciones:

3.1 Durabilidad. La durabilidad de una estructura de concreto reforzado es la capacidad decomportarse satisfactoriamente frente a las acciones fsicas o qumicas -o la combinacin deambas- agresivas y as proteger adecuadamente las armaduras y dems elementos metlicosembebidos en el concreto, durante su vida til total.

NOTA Las definiciones de vida til total para las estructuras de concreto presentadas en los numerales 3.2 a 3.5estn en funcin del grado de deterioro.

3.2 Vida til de proyecto. Periodo de tiempo o vida de diseo prevista por el diseador o elespecificador, para el cual ni el tipo de agresin, ni la profundidad alcanzada por el agresor, nila cuanta de ese agresor en el concreto son suficientes para dar inicio al deterioro del concretoreforzado. La vida til de proyecto coincide con la fase de iniciacin del ataque del medioagresor contra la estructura; durante esta fase alguna barrera protectora es vencida por elagresor, no obstante, no se ha debilitado an la estructura ni los materiales que la componen.

3.3 Vida til de servicio. Periodo que inicia desde la ejecucin de la estructura hasta que secompleta un nivel evidente de deterioro. La vida til de servicio coincide con la fase depropagacin del dao. En esta etapa se empiezan a evidenciar sntomas de deterioro talescomo fisuras, desprendimientos del recubrimiento, manchas de xido, exposicin del agregado,entre otros. Desde el punto de vista de funcionalidad y aspecto esttico, para algunasestructuras, el simple hecho de presencia de humedades, descascaramientos delrecubrimiento, olores y presencia de hongos, ser suficiente para considerar que se agot elnivel aceptable de deterioro.

3.4 Vida til total. Perodo de tiempo que va desde la ejecucin de la estructura hasta sucolapso parcial o total.

3.5 Vida residual. Si durante la vida en servicio de una estructura tiene lugar una evaluacincon su correspondiente diagnstico, se podr determinar, con alguna aproximacin, la vidaresidual de la estructura. Si la estructura se rehabilita (es decir, se sanea, repara, refuerza yprotege, ejecutando las anteriores acciones, las que se estimen necesarias), se origina una

nueva vida til de proyecto, cuya extensin depender del tipo de rehabilitacin efectuada y dela calidad de los materiales usados.


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NOTA La tcnica actual no dispone de modelos comprobados para determinar con precisin la vida til total deuna estructura. La estimacin de dicha vida til total parte del anlisis de las caractersticas del ambiente que rodeauna estructura y de la determinacin de las caractersticas del concreto que resistir este ataque. Existen modelosmatemticos que permiten predecir la velocidad de avance del frente de carbonatacin y la presencia de cloruros;sin embargo, no existe an un modelo para predecir el avance de sulfatos en una estructura, por tal razn lasmediciones de permeabilidad del concreto al agua o al aire, pueden ser de gran utilidad para inferir el

comportamiento futuro de una estructura frente a la mayora de los agresores que causan deterioro por expansin(sulfatos, reaccin lcali-agregado) o por lixiviacin (por ejemplo, aguas blandas).

En la Figura 1 se resumen los conceptos expresados en este numeral.

Iniciacin del deterioro Propagacin Colapso

EDAD

DETERIO

RO

Vida til total

Vida til de servicio

Vida til del proyecto Valor residual

Evaluacin

Tuutti, K Corrosion of steel in concrete Report 4.82, Cement and Concrete Association, Stockholm, 1982.

Figura 1. Vida til de las estructuras

Adicionalmente, la durabilidad de una estructura de concreto reforzado depende de variosfactores, los cuales aparecen relacionados en la Figura 2.


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Diseo Materiales Ejecucin Curado

Exposicinen servicio

Estructura Interna del Concreto

Mecanismos de Transporte

Comportamiento de la Estructura

Agresores del Medio

Deterioro Concreto Deterioro Acero

Qumico y BiolgicoFsico Corrosin

Condicin SuperficialResistencia Rigidez

AspectoEstabilidad Funcionalidad

Figura 2. Factores que afectan la durabilidad

En la Figura 2 se puede observar que la estructura interna del concreto depender de cuatrofactores fundamentales:

- Diseo de la estructura: dimensionamiento, clculo, valoracin del tipo de agresores enel medio, definicin del espesor de recubrimiento, seleccin de los materiales,especificacin del concreto durable frente al tipo de ataque y el tipo de proteccinadicional cuando es requerida, definicin del tipo y frecuencia del mantenimiento.

- Materiales: uso de materiales adecuados y control de calidad.

- Ejecucin: buena prctica constructiva, transporte, colocacin y vibrado adecuados

- Curado: etapa en obra que reviste gran importancia para la durabilidad de la estructura.Vase el Anexo B.

NOTA Informacin ms detallada sobre los factores que se encuentran indicados en la Figura 2 as como lasrecomendaciones para tener en cuenta durante la construccin se pueden encontrar en el libro CEB-GEHO (GrupoEspaol del Hormign-Comit Europeo del Concreto), Boletn 12. Durabilidad de las estructuras de Hormign, Guade diseo CEB).

4. CONDICIONES DE EXPOSICIN

En relacin con la durabilidad, el grado de agresividad del ambiente al que se ve expuesta unaestructura depende del microclima que la rodea (humedad relativa, temperatura, viento) consus respectivas fluctuaciones, as como del conjunto de procesos fsicos y qumicos a los quese ve expuesta en servicio y de la presencia de sustancias que la degraden, como

consecuencia de efectos diferentes a los de las cargas y demandas mecnicas consideradasen el anlisis estructural.


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El tipo de ambiente est definido por la combinacin de:

- Una o las dos clases generales de exposicin frente a la corrosin de armadurasindicadas en la Tabla 1. Carbonatacin o ataque por cloruros.

- Las clases especficas de exposicin relativas a los otros procesos de degradacin queaplican para cada caso, las cuales estn sealadas en la Tabla 1.

Tabla 1. Clases generales de exposicin

Clase Subclase Tipo de procesoDescripcin del ambiente de

exposicinEjemplos

1Ningn riesgo decorrosin o ataque.

Interiores de edificios, nosometidos a condensaciones.Elementos de concreto en masa.

Interior de edificios, protegidosde la intemperie.

2Corrosin inducidapor carbonatacin.

2,1 Humedad alta

Interiores sometidos a humedadesmedias altas > 65 % ocondensaciones. Exteriores enausencia de cloruros y expuestosa lluvia en zonas con precipitacinmedia anual superior a 600 mm.Elementos enterrados osumergidos.

Stanos no ventilados,cimentaciones, tableros

2,2 Humedad media

Exteriores en ausencia de clorurossometidos a la accin del agua delluvia, en zonas con precipitacinmedia anual menor o igual a 600mm.

Construcciones exterioresprotegidas de la lluvia.

Tableros y pilas de puentes enzonas de precipitacin media

anual menor o igual a 600 mm.

2,3Humedecimiento-secado

Ciclos de humedecimiento ysecado.

Superficies en contacto con elagua, estructuras sometidas aciclos de humedad y secado,tanques, pilas.

3Corrosin inducidapor cloruros del aguade mar

3,1 Area

Elementos de estructuras marinaspor encima del nivel de pleamar.

Elementos exteriores deestructuras situadas en las

proximidades de la lnea costera(a menos de 5 km).

Estructuras en lasproximidades de la costa,zonas areas de diques yotras obras de defensa.

3,2 Sumergida

Elementos de estructuras marinassumergidas permanentemente pordebajo del nivel mnimo debajamar.

Zonas sumergidas de diques yotras obras de defensa litoral,cimentaciones y zonassumergidas de pilas depuentes en pleamar.

3,3 En zona de mareasElementos de estructuras marinassituadas en la zona de cambio demareas.

Zonas situadas en el recorridode marea de diques y otrasobras de defensa litoral.

Zonas de pilas de puentessobre el mar, situadas en elrecorrido de marea.

Contina...


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Tabla 1. (Final)

Clase Subclase Tipo de procesoDescripcin del ambiente de

exposicinEjemplos

4

Corrosin inducida por

cloruros diferentes a losque provienen del aguade mar.

Concreto reforzado o con metal

embebido en contacto con aguacon cloruros diferente al agua demar.

4,1 Humedad moderada.Concreto con exposicin directa asalpicaduras con cloruros.

Piscinas, plantas detratamiento

4,2 Humedad

Concretos expuestos a clorurosprovenientes de procesosindustriales. Instalaciones noimpermeabilizadas en contacto conagua que presente un contenidoelevado de cloruros, norelacionados con el ambientemarino.

Piscinas, plantas detratamiento

4,3Ciclos dehumedecimiento ysecado.

Estructuras expuestas ahumedecimiento y secado deaguas con contenidos de cloruros.

Estructuras de puentesPavimentos

Placas de parqueaderos.

5 5,1Ataque por hielo ydeshielo.

Elementos situados en contactofrecuente con el agua, o zonas conhumedad relativa media superior al75 % y que tengan unaprobabilidad anual superior al 50 %de alcanzar al menos una veztemperaturas por debajo de -5 C.

Construcciones en zonasde alta montaa, estacionesinvernales, cuartos frostemperaturas por debajo de-5 C.

6 Ataque qumico

6,1 Dbil

Elementos situados en ambientescon contenidos de sustanciasqumicas capaces de provocar laalteracin del concreto convelocidad lenta. Vase la Tabla 2.

Instalaciones industrialescon sustancias dbilmenteagresivas de acuerdo con laTabla 2, construcciones enproximidades de reasindustriales, conagresividad dbil segn laTabla 2

6,2 Medio

Elementos en contacto con el aguade mar. Elementos situados enambiente con contenidos desustancias qumicas capaces deprovocar alteracin del concretocon velocidad media, de acuerdo

con la Tabla 2.

Estructuras marinas engeneral.

Instalaciones industrialescon sustancias deagresividad media.

6,3 FuerteElementos expuestos a fuertesalteraciones del concreto. VaseTabla 2.

Instalaciones industrialescon sustancias de altaagresividad, de acuerdo conla Tabla 2. Instalaciones deconduccin y tratamiento deaguas residuales.

7 7,1 Desgaste

Abrasin, cavitacin. Elementossometidos a desgaste superficial.Elementos de estructurashidrulicas en los que el nivelpiezomtrica pueda descender pordebajo de la presin de vapor de

agua.

Pilas de puente en caucesmuy torrenciales, elementosde diques, tuberas de altapresin, trnsito ligero depavimentos, trfico medianoo pesado.


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Tabla 2. Clasificacin de la agresividad qumica

Subclase

6,1 6,2 6,3Tipo demedio

Parmetros

Ataque dbil Ataque medio Ataque fuerteAGUA Valor del Ph 6,5 - 5,5 5,5 - 4,5 < 4,5

AGUA CO2 disuelto (mg/L) 15 - 40 40 - 100 > 100

AGUA IN AMONIO, NH4+ (mg/L) 15 - 30 30 - 60 > 60

AGUA IN MAGNESIO Mg2+ (mg/L) 300 1 000 1 000 - 3 000 > 3 000

AGUA IN SULFATO SO42-(mg/L) 200 - 600 600 - 3 000 > 3 000

AGUA RESIDUO SECO (mg/L) 75 - 150 50 - 75 < 50

SUELOGRADO DE ACIDEZBAUMANN-GULLY

> 20

SUELOIN SULFATO SO4

2-(mg/kg

de suelo seco)

2 000 - 3 000 3 000 - 12 000 > 12 000

EJEMPLOS

Instalacionesindustriales consustanciasdbilmenteagresivas.

Estructuras marinas,instalaciones deconduccin ytratamiento de aguasresiduales consustancias deagresividad media.

Instalaciones detratamiento de aguacon sustancias deagresividad media einstalacionesindustriales consustanciasfuertementeagresivas.

NOTA La Tabla 2 presenta los valores lmite de las caractersticas qumicas del ambiente (agua o suelo) que

tienen especial influencia sobre la durabilidad del concreto sujeto a las distintas subclases de exposicin ambientaldefinidas en la Tabla 1 como clase 6 (ataque qumico).

5. REQUISITOS DE DURABILIDAD

Para que los elementos de concreto estructural tengan una expectativa de durabilidadadecuada, se deben definir las acciones por tomar para contrarrestar en forma prctica yeficiente los mecanismos especficos de deterioro que pueden presentarse sobre la estructurade concreto y que atentan contra su durabilidad; ya que los diversos procesos reconocidos dedegradacin pueden evitarse o mitigarse aprovechando los conocimientos actuales de latecnologa del concreto, de los materiales en general y de los parmetros involucrados en el

proceso.

Antes de utilizar nuevos materiales como cemento, adiciones, aditivos, agregados y acero derefuerzo o nuevas tecnologas, se debe analizar su posible influencia respecto a la durabilidad.Se deben realizar las pruebas necesarias sobre el concreto para garantizar el desempeo deestos nuevos materiales, de acuerdo con de las caractersticas del ambiente a las que estarsometida la estructura.

En la Tabla 3 se relacionan los requisitos de durabilidad en trminos de mximas relacionesagua-material cementante, contenidos mnimos de material cementante y resistenciaespecificada mnima a la compresin para las diferentes condiciones de exposicin.


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El clculo de la relacin agua-material cementante debe hacerse utilizando el peso del cementoque cumpla las normas NTC 121, NTC 321 o ASTM C595, ms el peso de las cenizas volantesu otras puzolanas que cumplan la NTC 3493, la escoria siderrgica que cumpla la NTC 4018 yel humo de slice (microslica) que cumpla la NTC 4637, si se utiliza cualquiera de estasadiciones.

Tabla 3. Valores lmite para composicin y propiedades del concreto

Clase

1 2 3 4 5 6 7

Parmetro Subclases 1 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 3,3 4,1 4,2 4,3 6,1 6,2 6,3

Mxima relacina/m.c.

Concreto noreforzado

0,65 --- --- --- --- --- --- --- --- --- 0,45 0,5 0,5 0,45 0,5

Mxima relacina/m.c.

Concretoreforzado 0,65 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45 0,4 0,55 0,55 0,45 0,45 0,5 0,45 0,45 0,5

Mxima relacina/m.c.

Concretopreesforzado

0,6 0,6 0,55 0,5 0,5 0,45 0,4 0,5 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,5

Resistenciaespecificadamnima acompresin MPa

--- 24 28 28 28 35 35 28 28 35 31 31 35 35 28

Contenido mnimode materialcementante(kg/m3)

Concreto noreforzado

200 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- 275 275 300 325 275


Concretoreforzado

250 300 300 300 300 325 350 300 320 340 300 325 350 350 300


Concretopreesforzado

275 300 300 300 300 325 350 300 320 340 300 325 350 350 300

Contenido de aireincorporadomnimo (%)

** ** ** ** ** ** **

Otros

requerimientos* * *

* Cemento resistente a sulfatos (Tipo II, Tipo V) o una adecuada dosis de microsilica o cemento adicionado quecumpla con las normas.

** Segn Tabla 4 relacin a/m.c. = relacin agua / material cementante

NOTA Para estructuras especiales, como tuberas y prefabricados de concreto, se deberan tener en cuenta lasrecomendaciones, especificaciones, normativa existente y requisitos de durabilidad de organizaciones como elAmerican Concrete Institute (ACI), o de otras instituciones o asociaciones que hayan estudiado el tema.Adicionalmente, para agresiones de la clase 6 debera considerarse el uso de protecciones secundarias cuando seanecesario.


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Tabla 4. Requisitos de contenido de aire total para concretos con aire incorporado

Tamao nominal mximodel agregado (mm)

Contenido de airepara ambientes 4.2,

4.3, 5.1, 6.2 y 6.3

Contenido de airepara ambientes 4.1 y

6.1Tolerancias

9,5 7,5% 6,5% +/- 1,5%

12,7 7,0% 5,5% +/- 1,5%

19,1 6,0% 5,0% +/- 1,5%

25,4 6,0% 4,5% +/- 1,5%

38,1 5,5% 4,5% +/- 1,5%

50,8 5,0% 4,0% +/- 1,5%

76,2 4,5% 3,5% +/- 1,5%

NOTA El aire total corresponde al aire incorporado ms el aire atrapado. Contenido de aire determinadomediante el mtodo de presin establecido en la NTC 1032.

5.1 MATERIALES

Se deben cumplir los parmetros definidos en la NTC 3318 como condicin bsica para unconcreto durable. A menos que se incluyan otras especificaciones, los materiales debencumplir las siguientes:

5.1.1 Cemento

El cemento debe cumplir con las normas NTC 121 y NTC 321. Se permite el uso de cementosfabricados bajo las normas ASTM C150, ASTM C595 y ASTM C1157 (vase la Nota de estenumeral). El cliente debe especificar el tipo o tipos requeridos; en caso de no hacerlo, se

aplican los requisitos del Tipo 1, segn las normas NTC citadas. Estos requisitos deben estardocumentados y almacenados para verificar su cumplimiento.

NOTA Los diferentes tipos de cemento producen concretos con diferentes propiedades y, por tanto, no se debenutilizar indiscriminadamente.

5.1.2 Agregados

Los agregados deben cumplir los requisitos de la NTC 174; los agregados que no cumplan conla norma anterior, pero que hayan demostrado mediante ensayos especiales o en uso, queproducen concreto con resistencia y durabilidad adecuadas, se pueden utilizar cuando secompruebe, mediante los mtodos de laboratorio existentes y autorizados por el supervisor

tcnico.

El tamao mximo nominal del agregado no debe ser mayor que:

a) 1/5 de la dimensin menor entre los lados de las formaletas,

b) 1/3 del espesor de las losas

c) 3/4 del espaciamiento libre mnimo entre las barras o alambres individuales del refuerzo,paquetes de barras o los tendones o ductos de preesforzado.

Pueden utilizarse agregados livianos en la produccin de concreto estructural, siempre y

cuando stos cumplan los requisitos de la NTC 4045. Estos requisitos deben estardocumentados y almacenados para verificar su cumplimiento (vase la Nota de este numeral).


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NOTA Diferentes tipos de agregados producen concreto con diferentes propiedades y, por tanto, se debencaracterizar para realizar los ajustes al diseo de mezcla correspondiente.

5.1.3 Agua

El agua utilizada en la mezcla del concreto debe estar limpia y libre de cantidades perjudicialesde cloruros, aceites, cidos, lcalis, sales, materiales orgnicos y otras sustancias que puedanser perjudiciales para el concreto o el refuerzo. El agua debe cumplir la NTC 3459.

El agua de mezcla para el concreto preesforzado o para el concreto que vaya a contenerelementos embebidos de aluminio, o el agua asociada a la humedad libre de los agregados, nodebe contener cantidades perjudiciales del in cloruro, segn lo indicado en la Tabla 6.

El agua no potable no debe utilizarse en el concreto, a menos que se cumplan las siguientesrequisitos:

a) Que la dosificacin est basada en mezclas de concreto que utilicen agua de la misma

fuente.

b) Que los cubos para ensayo de morteros hechos con agua no potable de mezcla, tenganresistencias a la compresin a los 7 d y 28 d de edad, iguales o mayores al 90 % de lasresistencias a la compresin de probetas similares hechas con agua potable. Lacomparacin de los ensayos de resistencia debe hacerse sobre morteros idnticos, conexcepcin del tipo de agua empleada en la muestra, preparados y ensayados deacuerdo con la NTC 220.

5.1.4 Aditivos qumicos

Los aditivos qumicos reductores de agua, retardantes y acelerantes deben cumplir las

especificaciones de las normas NTC 1299 para aditivos incorporadores de aire, la NTC 3502para superfluidificantes y la NTC 4023 para aditivos usados en la produccin de concreto fluido,(vase la nota de este numeral).

Los aditivos empleados en la fabricacin de concreto que contenga cementos expansivos, deacuerdo con la NTC 4578, deben ser compatibles con el cemento y no deben producir efectosperjudiciales.

NOTA En algunas circunstancias las dosis requeridas de incorporadores de aire, acelerantes y de aditivosretardantes pueden variar. Por consiguiente, se debe permitir un intervalo de dosificaciones, con el fin de obtener losefectos deseados.

5.1.5 Adiciones

La ceniza volante y la puzolana natural cruda o calcinada deben cumplir con la NTC 3493. Laescoria de alto horno granulada y triturada debe ser conforme a la NTC 4018. La microslicadebe cumplir la NTC 4637 y la NTC 3823 para cuando se adicionen cenizas volantes.

5.1.6 Otros materiales

Se permite el uso de otros materiales (colorantes, pigmentos minerales, fibras, poliestilenoexpandido) siempre y cuando no afecten la durabilidad del concreto y su desempeo seencuentre certificado.


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5.2 CURADO

El proceso de curado se encuentra entre los factores ms importantes para asegurar laintegridad de una estructura que ha sido bien diseada y hecha con un concreto de buenacalidad. Curar el concreto es mantener en el material las condiciones de humedad y

temperatura que garanticen la completa hidratacin del cementante y el desarrollo de suresistencia potencial. El curado temprano de las estructuras es un mtodo apropiado paraevitar fisuras por contraccin plstica y por contraccin de secado.

El curado de una estructura de concreto debe iniciarse tan pronto sea posible, generalmentetan pronto el material se ha vuelto rgido, a causa de su fraguado inicial. El cambio del aspectobrillante a mate en las losas anuncia que la evaporacin del agua ha llegado a un punto en quedebe ser controlada.

Una baja humedad relativa combinada con alta temperatura ambiente y alta velocidad delviento obligarn a extremar las necesidades de curado y a prolongarlo.

El mejor mtodo de curado lo constituye la aspersin de agua fra sobre su superficie, una vezel concreto ha fraguado. La literatura sugiere curar las estructuras por un tiempo mnimo quedepende del tipo de cementante usado, as:

- 7 d para estructuras elaboradas con cemento Prtland.

- 15 d para concretos elaborados con material cementante cuyas adiciones seanhidrulicamente activas o cemento Tipo V.

Otras posibilidades de curado del concreto se mencionan en el Anexo B (Informativo).

5.3 CONTROL DE AGRIETAMIENTO

Se debe proveer suficiente cuanta de refuerzo para todos aquellos sitios de la estructuradonde se concentran esfuerzos de tensin, producidos por cambios volumtricos,empotramientos o reduccin de secciones, entre otros.

La presencia de fisuras en el concreto no implica necesariamente una disminucin en ladurabilidad o condiciones de uso de una construccin. No obstante, es indispensable que en laconstruccin no se vea afectado su comportamiento por la presencia de fisuras. Paraelementos de concreto reforzado, se especifican las siguientes separaciones mximas defisura, segn el tipo de ambiente as:

Tabla 5. Valores mximos de separacin de fisuras

Tipo de Ambiente 1 2,1 2,2 2,3 3,1 3,2 3,3 4,1 4,2 4,3 5,1 6,1 6,2 6,3 7

Separacin mxima defisuras (mm)

0,6 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,2 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,6

Para elementos de concreto pretensado, se especifican las siguientes separaciones mximasde fisura, segn el tipo de ambiente as:

Ambientes 1 y 7 0,2 mm

Ambientes 2 a 6 no se admiten fisuras


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5.4 EVALUACIN DE LA REACTIVIDAD LCALI - AGREGADO

Se debe evaluar el potencial de reaccin con los lcalis del cemento a cualquier fuente nuevade agregados que se vaya a emplear para la elaboracin de concretos durables. Las pruebasms comunes de laboratorio para identificar agregados potencialmente activos son:

a) Examen petrogrfico segn la NTC 3773, para determinar los minerales reactivos en laroca.

b) Determinacin de la reactividad potencial (mtodo qumico) segn la NTC 175; en casode que el agregado resulte potencialmente reactivo debe hacerse pruebascomplementarias.

c) Con la prueba de la barra de mortero segn la NTC 3828 se determina el potencial dereactividad alcalina. Esta prueba no es realmente concluyente, en especial en los casosen que la reaccin es lenta, el mtodo de ensayo, de acuerdo con la norma ASTMC1293, si la expansin despus de un ao, segn esta prueba, resulta ser mayor de

0,04 %, el agregado es potencialmente reactivo.

5.5 CONCRETOS EXPUESTOS A ATAQUE POR SULFATOS

Para el concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de sulfatos solubles procedentes desuelos y aguas, las medidas preventivas deben determinarse de las Tablas 2, 3 y 4.

Para un buen comportamiento frente a la accin de sulfatos se recomienda el uso de uncemento resistente a los sulfatos o adicionado con puzolanas, o usar concreto con unaadecuada dosis de humo de slice. Para estos ambientes se debe realizar una apropiadaeleccin de los componentes del concreto, incluyendo cemento, adiciones y agregados.

5.6 RECUBRIMIENTO DEL ACERO DE REFUERZO

Se requieren recubrimientos mnimos de concreto, de acuerdo con las condiciones ambientalesy si el acero acta como refuerzo normal o preesforzado, segn el numeral C.7.7 de la NSR 98.

5.7 CONTENIDO DE IN CLORURO

El contenido mximo permitido de in cloruro aportado por los ingredientes de la mezcla nodebe ser mayor a lo establecido en la Tabla 6.

Tabla 6. Contenido mximo de in cloruro para prevenir la corrosin

Tipo de elementoContenido mximo del in cloruro (Cl expresado

como porcentaje de peso de material cementante)

Concreto preesforzado 0,06

Concreto reforzado expuesto al cloruro en servicio 0,15

Concreto reforzado que estar seco o protegido de lahumedad en servicio

1,00

Otros tipos de construccin en concreto reforzado 0,30

NOTA El contenido mximo de in cloruro, en el concreto endurecido, para evitar la despasivacin del acero derefuerzo por picado es del orden de 0,25 % del peso del material cementante, segn la literatura disponible alrespecto.


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ANEXO A(Informativo)

PROTECCIN DEL CONCRETO

A.1 PROTECCIN CONTRA ACCIONES FSICAS Y MECNICAS

Se puede distinguir entre dos tipos de grietas, de acuerdo con la edad del concreto. En elconcreto recin colocado, antes de su endurecimiento, se pueden generar grietas porretraccin plstica y por asentamiento plstico. En los siguientes das se pueden generargrietas por contraccin trmica inicial. Las grietas por contraccin de secado aparecengeneralmente entre 1 mes y un ao. Las grietas debidas a la reaccin lcali-agregado, a lainfluencia de ciertas cargas o a la corrosin electroqumica del refuerzo sern de aparicintarda. Este proceso puede tardar aos en desarrollarse, dependiendo de las condiciones deexposicin.

Los cambios volumtricos y las correspondientes tensiones que se generan en las estructuras,estn asociados a cambios en el contenido de humedad, diferenciales de temperatura,gradiente trmico en estructuras masivas y contraccin de fraguado, entre otros.

Las fisuras de una estructura se pueden evitar con un adecuado curado, la escogencia de unadecuado espesor de recubrimiento, separacin entre barras, dimetro de barras, cuanta derefuerzo, consistencia adecuada del concreto, diseo de mezcla apropiado, diseo adecuadode juntas, entre otros.

A.1.1 Agrietamiento por retraccin plstica y por asentamiento plstico

Existe el riesgo de desarrollo de agrietamiento por retraccin plstica en el concreto cuandoest fraguando y la velocidad de evaporacin del agua de la superficie expuesta del concretoalcanza un valor crtico (ms de un litro por hora en una superficie de un metro cuadrado). Lasprecauciones que deben tomarse para disminuir la velocidad de evaporacin pueden ser una ovarias de las siguientes alternativas:

- Humedecer la subrasante y formaletas previamente a la fundida ;

- Colocar el concreto a la temperatura ms baja permisible;

- Erigir barreras para desviar el viento;

- Mantener a la sombra los componentes del concreto;

- Agregar agua helada o escarcha de hielo como parte del agua de mezclado o usarnitrgeno lquido para enfriar los componentes del concreto o el concreto.

- Reducir el tiempo entre la colocacin del concreto y el inicio del curado; y,

- Minimizar la evaporacin por medios apropiados; por ejemplo, aumentar la humedadambiente relativa aplicando una llovizna en forma de niebla, cubriendo la superficie conmateriales apropiados (plsticos, lonas saturadas o similares) o aplicando membranasde curado.


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En el caso de la aparicin de grietas por retraccin plstica o por asentamiento plstico, elapisonamiento o revibrado del concreto, antes de iniciarse el fraguado, puede cerrarlas sinoriginar dao al concreto y proceder de inmediato al curado.

A.1.2 Agrietamiento causado por cargas o deformaciones

El agrietamiento es inevitable en las estructuras de concreto, tanto reforzadas comopresforzadas, en las zonas de mximos esfuerzos, ya que al tomar el acero la carga de tensinel concreto se agrieta. Estas grietas no son indicio de defectos en las condiciones de serviciode la estructura, siempre que el ancho de la grieta no supere lo especificado por los cdigosestructurales vigentes. El ancho aceptable de una grieta es un valor que depende de la funcinde este elemento en la estructura. La cantidad de acero de refuerzo debe ser la suficiente paracontrolar el ancho del agrietamiento en las reas donde ocurre la tensin.

Un excesivo espaciamiento del acero de refuerzo conduce a la aparicin incontrolada degrietas entre barras; por tanto, el dimetro y espaciamiento mximo de las varillas de refuerzodebe limitarse. Vase el numeral C.7.7 de la NSR-98.

La utilizacin de barras con la relacin dimetrorecubrimiento mayor que el recubrimiento delconcreto da lugar a grietas longitudinales en direccin del acero de refuerzo. La separacinmxima entre barras debe cumplir los requisitos del numeral C.7.6 de la NSR-98.

En zonas donde se concentran esfuerzos de tensin por cambios en la seccin de la estructurao empotramientos debe evitarse, desde el diseo de la estructura, esa concentracin deesfuerzos, permitiendo el libre movimiento del elemento como suele suceder cuando seimplementan juntas de expansin en edificios y puentes. Es necesario calcular y colocaradecuadamente la cuanta requerida de refuerzo en aquellas secciones de la estructura endonde los cambios de temperatura generen gradientes trmicos, las contracciones u otrasacciones den como resultado la aparicin de altos esfuerzos de tensin.

El agrietamiento por amplios gradientes trmicos debidos al calor de hidratacin delcementante, el cual origina cambios volumtricos y tensiones, puede aparecer en el concretomasivo, (se entiende por concreto masivo aquel cuyo espesor es mayor a 60 cm, como losasde cimentacin, pilas, etc.), por lo cual ser necesario seleccionar materiales adecuados parala produccin de concreto, efectuar diseos especiales de mezclas, adoptar medidasespeciales y seguir estrictos procedimientos constructivos que aseguren un adecuadocomportamiento del concreto.

A.1.3 Congelamiento

El concreto hmedo expuesto a ciclos de congelamiento y descongelamiento se deteriora, amenos que ste sea de la calidad necesaria para soportar este efecto. Cualquier ataque alconcreto por congelamiento se inicia desde la superficie; por tanto, la calidad de la capaexterior del concreto tiene mayor influencia en la resistencia del concreto al congelamiento. Semejora la calidad de esta capa, mediante la reduccin de la relacin agua/material cementante,el uso de aditivos incorporadores de aire y un curado eficiente.

Se debe tener especial cuidado para asegurar que el concreto no se congele durante elendurecimiento y que el tipo y el tiempo de curado se efecten de acuerdo con lo especificado.Se considera que el concreto tiene la suficiente resistencia al primer congelamiento(congelamiento durante el perodo de curado) si ste ha alcanzado una resistencia mnima a lacompresin de 3,5 MPa (35 kg/cm2) al ocurrir el fenmeno.


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A.1.4 Desgaste por abrasin

La mayora de los agregados de peso normal tienen buena resistencia al desgaste, sinembargo, para lograr una alta resistencia al desgaste por abrasin, la relacin agua/materialcementante debe ser baja y se puede aadir un aditivo reductor de agua para disminuir la

cantidad de agua en la mezcla. Se debe asegurar una buena adherencia con el agregadogrueso, procurando adems que en la operacin de acabado se produzca una superficie tersa,libre de microgrietas. Para lograr el acabado requerido es recomendable dar el mnimo depasadas con la llana, seguido de un curado eficiente.

Los tres tipos de abrasin ms frecuentes son:

- Rozamiento, raspado o impacto

- Erosin por materiales abrasivos

- Erosin por cavitacin

A.1.5 Reaccin qumica de los agregados

La reaccin qumica de los agregados ms conocida se da entre los lcalis del materialcementante y la slice amorfa de los agregados, la cual implica una reaccin compleja entre losiones OH- de la pasta hidratada del material cementante asociada con los lcalis y el slicereactivo presente en algunos agregados, los lcalis (Na2O y K2O) provienen del materialcementante y otros ingredientes.

La temperatura y la humedad relativa juegan un papel importante porque las reaccionesqumicas se aceleran al aumentar stas.

Los antecedentes del comportamiento de un agregado, en particular si ha sido utilizado con unmaterial cementante de alto contenido de lcalis, es el mejor medio de juzgar su reactividad. Silos antecedentes no son conocidos deben realizarse las pruebas mencionadas en el numeral5.4. Si los agregados son potencialmente reactivos deben efectuarse pruebas complementariasy no deben ser usados en concretos expuestos al agua de mar o en otros ambientes donde loslcalis estn disponibles para ingresar en el concreto en solucin.

Cuando no se encuentren disponibles agregados no reactivos, pueden usarse materialesreactivos, pero siempre despus de hacer pruebas concluyentes y preferentemente despus deconocer sus antecedentes en servicio con un lmite apropiado de contenido de lcalis en elmaterial cementante o con el uso de cantidades apropiadas de una puzolana o escoria, o

ambas, una vez comprobada su eficiencia. La NTC 321 menciona como requisito opcional queel contenido de xidos de sodio equivalente (0,658 K2O + Na2O) sea inferior al 0,6 % de lamasa del material cementante, previendo el ingreso de lcalis en solucin.

La exposicin intermitente de la estructura a ciclos de humedecimiento y secado puede originarcambios volumtricos y acelerar los procesos de deterioro. Una baja relacin a/m.c.(agua/material cementante), as como un adecuado curado o tratamiento superficial puedenimpedir o retardar el fenmeno.

A.1.6 Juntas

En la construccin de estructuras durables, el diseo de juntas desempea un importante

papel, as como su correcta elaboracin, proteccin y sello adecuado. Los fenmenos decontraccin del concreto debidos al secado y a los cambios dimensionales (contraccin y


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dilatacin) por efectos trmicos, originan fisuras en los elementos estructurales, si no sonestudiados, minimizados (en caso de que lo requieran) o controlados mediante el diseo y laconstruccin de juntas. Debido al mismo proceso constructivo, se generan tambin juntas enlas estructuras.

El espaciamiento de las juntas debe definirse, con base en un adecuado clculo estructural quetenga en cuenta la retraccin del concreto, cantidad de refuerzo de la estructura y tamaomximo de fisuras permisibles en la estructura por consideraciones de durabilidad.

El sello adecuado y la proteccin de las juntas evitan que el agua pase a travs de ellas y quese colmaten con material rgido que genera un comportamiento inadecuado de la junta, el cualgeneralmente conduce a fisuras.

La humedad es uno de los vehculos ms importantes para el ingreso de sustancias disueltasperjudiciales para el concreto reforzado y un elemento indispensable para completar elesquema de la corrosin del refuerzo. Por esta razn, el buen manejo del agua en contacto conla estructura, mediante drenajes, complementa la proteccin.

Para la correcta eleccin del material de sello de juntas, se deben tener en cuenta aspectoscomo:

- Tipo de juntas.

- Cambios dimensionales de los elementos por sellar causados por movimientosesperados en la junta.

- Medio ambiente y agresores en el medio.

Una fisura importante constituye, en cierta forma, una junta en la estructura, que debe sersellada para evitar el regreso de la humedad y de los agresores del medio. Para su correctosello, se deben evaluar los siguientes aspectos:

- Las causas del agrietamiento para descartar corrosin del refuerzo y para efectuar loscorrectivos necesarios.

- Definir si la grieta est sometida a movimiento y si es una grieta activa o pasiva.

- Definir si es necesario restituir la continuidad e integridad del elemento a cargo deingeniero calculista.

- Una vez definido lo anterior, se procede a escoger el material de sello. Una grieta activadebe sellarse con un material flexible; mientras que una grieta sin movimiento puedesellarse con materiales rgidos como por ejemplo, morteros o resinas epxicas, entreotros.

A.2 PROTECCIN CONTRA EL ATAQUE QUMICO

El concreto puede estar expuesto a gases, aguas y suelos que contengan productos qumicosagresivos. El concreto expuesto a soluciones agresivas y sujeto a presin y alta temperatura esms vulnerable a la accin destructiva.

Las medidas preventivas se definen de acuerdo con el grado de agresividad del ambiente. Enla mayora de los casos, un concreto con muy baja permeabilidad, bien proporcionado, bien


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compactado y bien curado, raramente se deteriora. Un buen proporcionamiento de concretodebe tomar en cuenta el tipo de cemento, las adiciones, la relacin agua/material cementante yel contenido mnimo de material cementante en el concreto, tal como se muestra en la Tabla 3.

En algunos casos, es necesaria una proteccin adicional al concreto para lo cual debe

consultarse a los fabricantes, enumerando las caractersticas particulares a las cuales estarexpuesto el concreto que pueden generar deterioro. En ambientes que disuelven productos decalcio, los cementos adicionados (con escoria de alto horno o puzolanas) se comportan mejorque el cemento Portland, con un alto contenido de silicato triclcico (el cual libera grandescantidades de iones de calcio durante la hidratacin). As mismo, la adicin de escoria de altohorno, ceniza volante o una dosis adecuada de microslica pueden ser benficas para lograreste efecto.

A.2.1 Ataque por sulfatos

Para el concreto expuesto a concentraciones perjudiciales de sulfatos solubles procedentes desuelos y aguas, las medidas preventivas deben tomarse de acuerdo con lo establecido en las

Tablas 2, 3 y 4. Al seleccionar un cemento hidrulico para resistir sulfatos, la consideracinespecial es su contenido de C3A (Aluminato Triclcico). Para exposiciones moderadas, se limitaen el cemento a un contenido mximo de C3A (Aluminato Triclcico) del 8 %. Un cementoresistente a sulfatos no contiene ms de 5 % de C3A (Aluminato Triclcico). El cementonormalmente formulado para este tipo de ataque es el cemento Tipo 2 para ataque moderado yel cemento Tipo 5 para un ataque severo; no obstante, la adicin de microslica ha demostradotambin tener una buena resistencia al ataque por sulfatos; as mismo, se ha comprobado queel cemento Tipo 5, con una adicin de caliza finamente pulverizada, ha demostrado buenosresultados al ataque por sulfatos.

Adems de la seleccin apropiada del cemento hidrulico, son importantes otras acciones paraelaborar concretos durables expuestos a concentraciones de sulfatos, ellas son: baja relacinagua/material cementante, baja permeabilidad, incorporacin de aire a la mezcla,manejabilidad y compactacin adecuados, uniformidad, recubrimiento adecuado del refuerzo ysuficiente curado para desarrollar las propiedades potenciales del concreto.

A.2.2 Ataque biolgico

Debido a la habilidad de los microorganismos para sobrevivir en la superficie del concreto,existe el riesgo de ataque superficial, as como problemas estticos y de salubridad, por tanto,debe minimizarse su desarrollo reduciendo la porosidad. Se debe evitar que las races de lasplantas penetren en huecos y grietas dado que pueden crear fisuras en el concreto.

El deterioro de las tuberas de concreto (drenajes) debido al azufre originado por las bacteriaspuede disminuirse minimizando la turbulencia en las tuberas, , y eliminando los cultivos debacterias en el interior de las tuberas, en esta forma se reduce la liberacin de sulfuro dehidrgeno. Una buena ventilacin de los drenajes es un medio muy eficiente para prevenir esteproceso.

En ciertos casos particulares puede requerirse la aplicacin de revestimientos especiales alconcreto.

A.2.3 Proteccin del refuerzo contra la corrosin

El concreto proporciona normalmente proteccin contra la corrosin del acero de refuerzo

embebido debido a la alta alcalinidad de la pasta de cemento (pH > 12,5), que da comoresultado la formacin de una pelcula de xido de hierro que hace pasivo al acero y lo protege


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de la corrosin. Existe una proteccin adicional debida a la relativamente alta resistividadelctrica del concreto expuesto al ambiente atmosfrico, cuando la humedad del medio es baja.

La pelcula inhibidora del acero se pierde, con lo cual posibilita el inicio del procesoelectroqumico de corrosin al carbonatarse la pasta de cemento del concreto. De esta manera,

alcanza valores de pH de 10,5 o menos o cuando la concentracin de in cloruro soluble enagua alcanza un valor superior al 0,25 % de la masa del cemento en la vecindad del refuerzo.Una vez la pelcula capa protectora del acero se pierde, la presencia de humedad y oxgenodan inicio a la corrosin. La existencia de grietas acelera el proceso, ya que stas proporcionanms fcil acceso a los contaminantes, al aire y a la humedad.

La corrosin del acero de refuerzo puede prevenirse de varias maneras:

- Impidiendo la despasivacin del acero de refuerzo mediante el control de la relacinagua/ material cementante, adecuado espesor de recubrimiento y excelente curado;

- Aplicando recubrimientos protectores al acero o al concreto para aislar el refuerzo o la

estructura del medio corrosivo;

- Utilizando inhibidores de corrosin;

- Instalando una proteccin catdica;

- Usando cementos con adiciones ricas en aluminio, pues stas retardan el ingreso de incloruro en el interior de la estructura;

- Usando una cuanta adecuada de adicin puzolnica ha demostrado un buencomportamiento en el control del ingreso de cloruros.

Siempre que se desee proteger de la corrosin al acero de refuerzo, el medio por utilizar estdefinido por la relacin costo-eficiencia-durabilidad. Una proteccin eficiente al acero, se logracon un proporcionamiento de concreto tal que produzca un material de baja permeabilidad,utilizando bajas relaciones agua/material cementante. Se debe vigilar que el contenido de incloruro se mantenga lo ms bajo posible en la mezcla. Se debe proporcionar un buen drenajea la estructura y generar una adecuada calidad de recubrimiento de concreto, en espesor ycompacidad, sobre el refuerzo, mediante un adecuado procedimiento constructivo, paradisminuir la probabilidad de fisuras en el concreto, con recubrimientos protectores y realizandoun buen curado que promueva la hidratacin completa del material cementante, lo cual generauna menor permeabilidad de la estructura.

A.2.4 Carbonatacin

La carbonatacin del concreto, producto de la reaccin del CO2 (Dixido de Carbono) presenteen el aire o en el agua con el hidrxido de calcio originado al hidratarse el cemento y queforman el carbonato de calcio, aunque mejora la dureza superficial del concreto, originacontraccin y disminuye el pH. Si el pH se baja a valores inferiores de 10, puede ocurrir lacorrosin del acero embebido en el concreto. La carbonatacin de la pasta de cementoPortland puede producir disminuciones de pH de 8 9 y una eventual corrosin del acero derefuerzo.

A.2.4.1 Carbonatacin atmosfrica

La reaccin del hidrxido de calcio de la pasta de cemento con el CO2 (Dixido de Carbono) delaire es generalmente un proceso lento, que avanza desde la superficie a una velocidad que


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depende en forma importante de la concentracin de CO2 (Dixido de Carbono), la humedadrelativa, la temperatura del medio ambiente y de la permeabilidad del concreto. El inicio de lacorrosin del acero depende, adems de la permeabilidad del concreto -que a la vez es funcinde la relacin agua/material cementante-, del tipo y de la cuanta del cemento, del tamao yforma de los capilares, de la compactacin y de la eficiencia del curado y del espesor de

recubrimiento de concreto.

Los avances ms rpidos de la carbonatacin ocurren cuando la humedad relativa se mantieneentre 50 % y 75 %. Los sitios con mayores concentraciones de CO 2 (Dixido de Carbono),como los localizados en zonas industriales urbanas con alto trfico y estacionamientos devehculos, son los ms susceptibles al ataque. En los casos anteriores, el uso de una relacinagua/material cementante baja, una buena compactacin y un curado adecuado reducen lapermeabilidad del concreto y limitan la velocidad de carbonatacin desde la superficie. Elempleo de recubrimientos impermeables sobre el concreto puede frenar el ataque, si actancomo barrera al CO2 (Dixido de Carbono).

A.2.4.2 Carbonatacin por agua fretica y otras corrientes

El CO2 (Dixido de Carbono) del aire absorbido por el agua de lluvia entra en el aguasubterrnea como cido carbnico. La concentracin de CO2 (Dixido de Carbono) aumentapor la descomposicin de vegetales y adems, existen diversas corrientes de agua con CO2(Dixido de Carbono) disuelto. El grado de ataque depende de la calidad del concreto y de laconcentracin en el agua del CO2 (Dixido de Carbono) agresivo.

Existe una amplia variedad de condiciones de exposicin para las construcciones bajo laaccin del CO2 (Dixido de Carbono) disuelto en el agua. Se puede consultar la Tabla 2, paraesta condicin de exposicin.

A.3 CONTENIDO DE IN CLORURO

En el caso de ataque muy severo por cloruros, como ocurre en zonas de mareas en climascalientes y hmedos, las medidas recomendadas en la Tabla 3 pueden no ser suficientes paraasegurar una durabilidad apropiada. La solucin ms econmica es disminuir la relacinagua/material cementante, aumentar el recubrimiento del concreto o usar un recubrimientoprotector impermeable.

En condiciones de exposicin muy agresivas, puede ser necesario la utilizacin de resinasepxicas o proteccin catdica. Al colocar resinas epxicas en las estructuras, debe cuidarseque los elementos protegidos no se encapsulen con el recubrimiento, ya que la presin de

vapor del agua contenida en la matriz del concreto puede causar fisuras o desprendimiento delrecubrimiento.


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ANEXO B(Informativo)

CURADO DEL CONCRETO

B.1 CURADO

El curado defectuoso en una estructura causa:

- Un defecto de hidratacin del material cementante que impide obtener la resistenciamecnica potencial del material.

- Una estructura superficial del concreto fcilmente atacable y que permite el paso de losagresores del medio.

- Fisuracin temprana.

Cuando no sea posible curar con agua fra, el uso de membranas de curado de acuerdo conlas ASTM C309 o ASTM C171, se constituye en una alternativa.

Con el fin de disminuir la vulnerabilidad de fisuras por retraccin en los pavimentos rgidos, sedeben monitorear las condiciones de obra, con el fin de reconocer momentos crticos donde laevaporacin de agua supera 1,0 (kg/m2)/h haciendo uso del baco descrito por el ACI 308(vase la Figura 1).

Cuando la tasa de evaporacin excede 1,0 (kg/m2)/h, se deben tomar medidas excepcionales,para prevenir la prdida excesiva de humedad de la superficie del concreto en estado plstico.Cuando sta se previene, pueden aparecer fisuras por retraccin.

35302520151050 40

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

4,0

Temperatura del aire Velocidad del viento km/h

Cantidaddeaguaevaporadaenkg/mh

Temperatura del concreto en C

1015

20

25

30

35

10

20

3040

5060

7080

90

100

Humedad relativa del aire %

Figura 1. baco descrito por el ACI 308


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Sin embargo, se considera como lmite mnimo razonable sobre el cual deben llevarse a cabomedidas preventivas, cuando la evaporacin supera los 0,5 (kg/m2)/h.

B.1.1 Curado inicial del concreto

Cuando la estructura est sometida a severas condiciones ambientales, el ACI 308,recomienda efectuar el curado inicial del concreto mediante las siguientes actividades:

- Levantar barreras contra el viento.

- Utilizar producto retardador de evaporacin en dilucin con una niebla sobre lasuperficie del concreto, en el caso de pisos y placas de concreto antes y durante laslabores de acabado del concreto.

B.1.2 Curado final del concreto

El curado final se debe aplicar cuando el concreto ya ha endurecido y puede efectuarse

mediante riego continuo de agua o aplicacin de membranas curadoras.

Los compuestos curadores deben ser sustancias que una vez aplicadas sobre la superficie delconcreto y evaporado el vehculo (agua o solvente) estn en capacidad de formar unamembrana, con el fin de reducir la evaporacin de agua de la superficie de la estructura ydeben cumplir la NTC 1977.

B.2 BIBLIOGRAFA

NTC 1977, Compuestos lquidos formadores de membrana de curado para el concreto. (ASTMC309)

ASTM C171, Standard Specification for Sheet Materials for Curing Concrete.

ACI 308R, Guide to Curing Concrete.


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ANEXO C(Informativo)

ADICIONES

La fabricacin del cemento Prtland comprende, de manera general, los siguientes procesos: ladosificacin de calizas y arcillas, su posterior calcinacin, a cuyo producto resultante sedenomina clnker, y la molienda de este clnkeren conjunto con yeso que es un regulador defraguado y en algunos casos otros materiales denominados adiciones, forman el cemento. Elcemento resultante toma diversos nombres, dependiendo del tipo, cuanta y calidad de lasadiciones molidas. Las adiciones tambin se pueden utilizar en el momento de la fabricacindel concreto. En cualquiera de los casos se deben cumplir los requisitos del numeral 5.1.5 deesta norma.

Las adiciones ms comunes pueden tener origen natural, artificial o mixto. Las adicionesnaturales son las cenizas volcnicas, la caliza finamente molida y algunas tierras formadas por

la desintegracin bajo ciertas circunstancias de compuestos vegetales o de huesos o conchasde animales. Las adiciones de origen artificial son las formadas por los subproductos o laescoria de alto horno que viene de la produccin del acero o cenizas procedentes de la quemadel carbn o mejor llamadas cenizas volantes o cenizas puzolnicas o fly ash. Las puzolanasartificiales son productos naturales, cuya actividad se incrementa sometindolas a altastemperaturas, como es el caso de ciertas arcillas.

Las puzolanas son materiales silceos o silicoaluminosos, que poseen poca o ningunacapacidad cementante; finamente divididas y en presencia de humedad, al combinarsequmicamente con el hidrxido de calcio (portlandita) procedente de la hidratacin del cemento,forman productos cementantes.

Por su parte, las escorias son materiales que contienen cal, slice y almina. La escoria de altohorno, para que se pueda usar como adicin activa en el cemento, se debe enfrir bruscamente,a travs de un choque trmico (agua o aire fro), para que queden qumicamente activas. Paraincrementar su actividad hidrulica, requiere de la cal procedente de la hidratacin del cemento(hidrxido de calcio o portlandita) y que sean finamente divididas.

Las adiciones le dan al concreto una serie de propiedades fsicas, qumicas y mecnicas.Algunas de ellas tienden a reaccionar lentamente, por lo que las resistencias iniciales puedenllegar a ser lentas, pero su desarrollo posterior luego de 28 d es mucho mayor que un cementosin adicin; as mismo, estos materiales son mucho ms pequeos que los granos de cemento,lo que hace que obture los vacos dejados por estos y haga concretos menos permeables,

vindose beneficiada la durabilidad. Otro efecto benfico es el fortalecimiento de la interfasepasta-agregado, que mejora el comportamiento mecnico del concreto.

Las adiciones desarrollan poco o ningn calor de hidratacin, disminuyendo el riesgo defisuracin trmica; de otro lado, algunas adiciones fijan la portlandita, que es un materialsoluble en agua, disminuyendo la permeabilidad del concreto.

Las puzolanas normalmente requieren una mayor cuanta de agua en la mezcla de concreto,pues tienen una superficie especfica alta. Tambin es necesario proveerlas de un curado msintensivo de mnimo 7 d, para que desarrollen cabalmente sus propiedades. As mismo, sedebe probar su actividad puzolnica para que sea idnea en el concreto.


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ANEXO D(Informativo)

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

CEB-GEHO (Grupo Espaol del Hormign-Comit Europeo del Concreto), Boletn 12.Durabilidad de las estructuras de Hormign, Gua de diseo CEB.

ACI 201 2R: 1992, Manual of Concrete Practice. Part1 Guide to durable Concrete

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ASTM C452:1995, Standard Test Method for Potential Expansion of Portland Cement MortarExposed to Sulfate.

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ASTM C1152:1990, Test Method for Acid. Soluble Chloride in Mortar and Concrete.

ASTM C1202:1994, Test Method for Electrical Indication Concretes Ability to Resist ChlorideIon Penetration.

ASTM C1240-95a:1995, Specification for Silica Fume for Use in Hydraulic. Cement Concreteand Mortar.

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NTC 5551 Durabilidad Estructuras Concreto