Salvador patologia

8/4/2019 Salvador patologia

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PATOLOGIA DEL CONCRETO

ING. JUAN LUIS COTTIER CAVIEDES

Concreto: Es básicamente una mezcla de dos componentesagregados y pasta. La pasta compuesta de cemento portland yagua une los agregados, en forma de una masa semejante a unaroca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el

cemento y el agua.** PCA. Diseño y Control de Mezclas de Concreto.

CONCRETO

COMPONENTES DEL CONCRETOCEMENTO AGREGADOS

AIREADITIVO

EL CONCRETO ES EL MATERIAL MAS UTILIZADO EN LACONSTRUCCIÓN HASTA NUESTROS DIAS.

Emitió el primer informe sobre eldeterioro del concreto por el ataquequímico del agua de mar.

JL. VICAT

La descomposición de los cementantes enagua de mar.

H. Lechatelier.

Descubrió el clinker portland

Constituyentes del clinker.

C3S,C2S, C3A y C4AF

Ambos estudiaron la química de la pasta de cemento,encontrando parámetros que hasta nuestros días son

validos.

El Concreto es un material fuerte e impermeable quesolo lo daña el agua de mar y el efecto de congelamientodeshielo.

J. Aspdin

PATENTE

Problemas deconstrucción yquímicos

Problemas de diseño y

sismos

Problemas de

mantenimiento ycorrosión

Problemas por agentes

químicos

Problemas deconstrucción

Problemas deconstrucción y curado.

Durable el concreto?

Como lo hago?

DURABILIDAD. La durabilidad del concreto de cementoportland se define como su capacidad para resistir a la acción

del tiempo, los ataques químicos, la abrasión o cualquier otroproceso de deterioro; es decir, el concreto durable retendrá suforma original, su calidad y su servicio, cuando se exponga asu medio ambiente. ACI 201

Ningún material es intrinsecamente durable.

Como resultado de interacciones ambientales, la microestructuray consecuentemente las propiedades de los materiales, cambiancon el tiempo. Se supone que un material alcanza el final de suvida de servicio, cuando sus propiedades bajo ciertascondiciones de uso se han deteriorado a tal punto que continuarutilizando tal material se considera ya sea inseguro oantieconómico

Diseño inapropiado

Fuentes de daño en estructuras de concreto

Construcción deficiente

ERRORES DECONSTRUCCIÓN

PROBLEMAS DEVIBRADO

ACCIONES EXTRAORDINARIAS QUE CAUSAN

DAÑO EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO

SISMOS

VIENTO

FUEGO Y/O EXPLOSIONES

MEDIO AMBIENTE

CARGAS ACCIDENTALES

DEGRADACIONES QUÍMICAS

CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZOO PRESFUERZO.

MECANISMOS QUÍMICOS DE DETERIORO EN EL CONCRETO.

Ataques Químicos por ácidos o bases.Reacción Alcali-Agregado.

Corrosión del acero de refuerzo.

Daños por ciclos de hielo-deshielo.

AGENTES ATMOSFÉRICOS

Radiación:

Viento:

Huracanes

SolarNuclear

TérmicaTemperaturas elevadas.Temperaturas BajasCiclos de temperaturas

Dirección, frecuencia, intensidad

Categoría (Intensidad, frecuencia, duración

Congelamientodehielo CEB 1999

Factores

Atmosféricos

Sólida: hielo - nieve

Liquida: lluvia, condensación.Vapor: humedad relativa elevadaGases: óxido de nitrógeno, óxidos de azufre, y CO2,Nieblas: aerosoles, sales, ácidos y álcalis.Partículas Sólidas: arena, lodos y polvo.

CALCULOESTRUCTURAL

MATERIALESCONCRETO

Y ACERO

CONSTRUCCIONMANO DE OBRA

CURADOTEMPERATURA

HUMEDAD

MEDIO AMBIENTEHUMEDAD RELATIVA

TEMPERATURA

CONCENTRACION DEAGRESIVOSPRESION

MICROESTRUCTURA

POROSIDAD PERMEABILIDAD HUMEDAD EN LOS POROS

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGENTES AGRESIVOS

DISFUSION

ABSORSION CAPILARGRADIENTE DE PRESION

DETERIORO DEL CONCRETO CORROSION DEL ACERO

FISICO QUIIMICO BIOLOGICO OXIDACION

RESISTENCIA ASPECTO SUPERFICIAL RIGIDEZ

SEGURIDAD ASPECTO FUNCIONALIDAD

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

Inicio Propagación

Límite aceptable

Vida técnica de servicio

Vida de Servicio

Sitter

2 5 10 15 50 100 Tiempo ( años )

Profundidad (mm)

Ejemplo: Recubrimiento

Penetración de

Carbonatación o Cl

Valor Real

Valor Nominal

Vida de servicio : Valor de cálculo: 100 años

Valor Real : 15 años

PROCESO DE INICIO

Ejemplo de

Carbonatación

Etapa de propagación

Penetración de Cl

H2O +Cl umbral

Perfil de Cl

Porosidad asociada a fenómenos detransporte (durabilidad)

MicroporosMesoporos Macroporos

Radio de poro en mm

11010 1010-1-2-3-4-5-6-7

101010

2 - 3%Poros de gel

Poros capilares10 - 15%

Aire ocluido e incluido

Poros de compactación2%

EFECTO DE LOS QUIMICOS USADOS COMUNMENTE EN EL CONCRETO.

Indice deataque a

temperaturaambiente

Acidosinorgánicos

Acidosorgánicos

Solucionesalcalinas

Solucionessalinas Misceláneas

Rápido

Moderado

DespreciableOxalico

tartanico

Hidróxido de sodio <10%Hipoclorito de sodioHipoclorito de amonio

Cloruro de sodioNitrato de ZincCromato de sodio

Aminio(liquido)

Carbónico

Fosfórico

HidrocloricoSulfuroNitrato

AcéticoFórmicoLáctico

Tánico

Hidróxido de Sodio*

10-20% &Hipoclorito de sodio

Hidróxido deSodio* >20% &

Cloruro de amonio

Cloruro de sodioCianuro de sodio

Cloruro de aluminio

Nitrato de amonioSulfato de amonio

SodioSulfato de magnesio

Sulfato de calcio

Bromo (gas)Licor sulfito

Cloro (gas)

Agua de marAgua suave

*El efecto del hidróxido de potasio es similar al del de sodio

& Evitar agregados con sílice porque son atacados por fuertes soluciones de hidróxido de sodio. ACI 201 Guide ToDurable Concrete

Reacciones que generanhidrólisis y la lixiviaciónde los compuestos de la

pasta del cementoendurecido

Reacciones de intercambioentre el fluido agresivo y loscompuestos de la pasta de

cemento endurecida

Desarrollo del ión Ca2+ ennuevos productos

Reacciones que dan lugara la formación de

productos expansivos.

Productos solubles Productos insolubles noexpansivos

Incremento de la porosidad y la permeabilidaddel concreto

Perdida dealcalinidad

Perdida demasa

Caída de resistenciay de rigidez

Fisuracióndesconchamientos

DAÑOS EN EL CONCRETO POR REACCIONESQUÍMICAS.

Expansiones y Deformaciones

SINTOMAS DE DAÑO EN UNA ESTRUCTURA

Fisuras.Deflexiones.

Corrosión del acero de refuerzo.

Desintegración química delconcreto.

Colapsos.

Las fisuras en el concreto son como la fiebre en los

enfermos: Nos indican que algo anormal sucede. Parasaber en qué consiste y a qué se debe esa anormalidad,debemos conocer primeramente los distintos tipos defisuras que pueden presentarse y su significado.

Para conocer y saber distinguir el origen de las fisurases importante identificar ciertas características de lasmismas.

FISURAS

Trazo-ancho- Profundidad.

Ligadas al refuerzo

Activas

Pasivas ó no

Intergranular-Transgranular-MixtoProporción de granos atravesados o rodeados.Fisuras sucias o limpias.

Fisura activa (viva) o pasiva ( muerta).

Variaciones de Ancholongitud

GEOMETRÍA

APARICIÓN

EVOLUCIÓN

Antes - durante-después del fraguado - 1er EndurecimientoAntes - después de acabada la obra - puesta en servicioDía y hora de la primera aparición

TIPOLOGÍA

UBICACIÓN

ORIGEN

Tipo de elemento, orientación.Comparación con un elemento análogoAmbiente exterior

MecánicoEstáticoDinámico

FísicoQuímico

ATAQUE POR SULFATOS

Solución de sulfatosprovenientes del medioambiente

Difusión de sulfatos a travésdel sistema capilar delconcreto

Reacción del C3A y C4AFcon los sulfatos.

Agrietamiento

Expansiones

SULFATOS EN EL CONCRETO

Sulfato de cobre

Sulfato de aluminio

Sulfato de bario

NaturalBiológico

Industrial

Origen Tipos

Sulfato de calcio

Sulfato de Sodio

Sulfato de magnesio

Sulfato de amonio.

CONCEPTOS DATOS

Cementos preferentes:

En grado benignoEn grado moderadoEn grado severo

En grado muy severo

Sin limitacionesPortland IIPortland V o Portland Puz conclinker VPortland V o Portland Puz conclinker V mas protecciónexterna

Menos de 0.10%0.10 a 0.20%0.20 a 2.00%Mas de 2.00%

Relación A/C máxima recomendable:En grado benignoEn grado moderadoEn grado severoEn grado muy severo.

Sin limitaciones0.500.450.45

Según la norma NMX-C- 414 en casos de suelos mederados a muyseveros se recomienda: Cementos CPO, CPP, CPC, CPEG, CEG con la

característica de ser RS Resistente a los Sulfatos.

Grado de agresividad del agua,según sulfatos solubles (SO ):BenignoModerado

SeveroMuy Severo.

Menos de 0.10%0.10 a 0.20%0.20 a 2.00%Mas de 2.00%

Grado de agresividad delsuelo, según sulfatossolubles (SO ):BenignoModeradoSeveroMuy Severo.

DIVERSOS GRADOS DE AGRESIVIDAD POR SULFATOS EN ELAGUA Y SUELOS

La corrosión del acero tiene

lugar después de lacarbonatación del concreto delrecubrimiento o de lapenetración de cloruros.

CORROSION EN EL ACERO DE REFUERZO.

El proceso de degradación sepresenta dos etapas o fases

Etapa de inicio

Etapa de desarrollo

Se pueden identificar dos fases en el fenómeno decorrosión. INICIO y PROPAGACIÓN

INICIO PROPAGACIÓN

TIEMPO

V O L U M E N D E P R O D U C T O

S D E C O R R O S I Ó N

B.- Propagación de lacorrosión, conduce a lafisuración y destrucción delrecubrimiento.

Dos procesos pueden alterar la protección normaldada por el concreto.

Uno, es que la fase acuosa intersticial donde el pH.disminuye principalmente por la carbonatación delconcreto a partir del CO2 contenido en el aire.

El segundo se debe a la penetración de agentes

agresivos principalmente por el ión cloruro, quemigra hasta el nivel del acero.

De los dos mecanismos el primero atacaprincipalmente a las superestructuras, y elsegundo es específica en zonas con cierto medioambiente.

Solución interstisial del concreto de cemento portland.

Los silicatos al reaccionar con el agua generan el C-S-H

y la portlandita (Ca(OH2)), ligeramente soluble.Estos al reaccionar con los sulfatos alcalinos siemprepresentes como compuestos minoritarios en el cementoproducen los hidróxidos siguientes:

Ca(OH2) + K2SO4 CaSO4+2KOHCa(OH2) + Na2SO4 CaSO4+2NaOH

El p.H. es elevado debido a los iones OH

O2 H2O

Fe2O3,H2OOHFe(OH)2

ATMOSFERA

CONCRETO

CAPA PASIVA

ANODO (-) CATODO (+)ANODO (-)

O2 H2O Cl

Fe(OH)2

ATMOSFERA

CONCRETO

CAPA PASIVA

ANODO (-)

CATODO (+)CATODO (+)

Cl2 Cl3Fe2

SUCEPTIBILIDADDEL SISTEMAACERO/CONCRETO

AGRESIVIDADDEL MEDIO

TIPO Y ESTADO

SUPERF. DEL ACERO

TIPO DE CEMENTO

DOSIFICACION DEL. CONCRETO

FISURACION

PRESENCIA DE: Cl2,

CO2, SO4

GRADO DE HUMEDADDEL CONCRETO

TEMPERATURA

HOMOGENEA LOCALIZADA BAJOTENSION

DESENSODEL p.H< 9

DOSIS SUFICIENTES DEIONES DESPASIVANTES

PILAS DE p.H, 0DE AIREACIONDIFERENCIAL

CORRIENTESERRATICAS

PILASGALVANICAS

PRESFUERZO

D2= 10d1

FACTORES QUE ACELERAN ELPROCESO DE CORROSIÓN

ADICIONES A LOS CEMENTOS

TIPO Y ACABADO SUPERFICIAL DE ACERO

CEMENTOS ALUMINOSOS

OXIGENO Y HUMEDAD > 60%

REACCIÓN ÁLCALI-AGREGADO

AGUA Y/O ÁCALIS DEL

AMBIENTE

AGRIETAMIENTO QUE

SIGUE UN PATRON

DIFUSIÓN DE AGUA YÁLCALIS EN ELCONCRETO

DIFUSION DE ALCALISPRESENTES EN ELSISTEMA CAPILAR

REACCION DEL AGREGADO

AGREGADOS REACTIVOS

AGREGADOS Y MINERALES POTENCIALMENTE REACTIVOS

VIDRIO VOLCÁNICO

RIOLITAS DACITASANDESITAS TRAQUITASGRAUVACA ARENISCASCALIZAS DOLIMITICASFILITASGNEISS

CUARZOOPALOCALCEDONIATRIDIMITA

CRISTOBALITAANDESITAHUEBANDITADOLOMITA

AGREGADOS

MINERALES

Altoriesgo

Medianoriesgo

Sinriesgo

Condición 1Agregados

Condición 2solución deporo

Condición 3estado delconcreto

Reactivos

Inocuos

Altos Alcalis

Bajos Alcalis

Húmedo

Bajoriesgo

REACCIÓN ALCALI-AGREGADO

PLANEACIÓN DE CADA UNA DE LAS ETAPAS DECONSTRUCCIÓN

DUEÑO

CONSTRUCTOR

SUPERVISOR

DISEÑADOR

CALCULISTA

PROVEEDORES

ESPECIFICACIONES ACI 117_01 RCDF 2004

Selección y construcción adecuada de lacimbra ACI 347

RCDF ACI 315

HABILITADO DELACERO DE REFUERZO

ACI 311_ 99 PCA (DCMC),

NMX C 405

TRANSPORTE Y COLOCACIÓN

DEL CONCRETO

TECNICAS DE VIBRADO

RCDF ACI 309 R 96

TECNICAS DE VIBRADO

CURADO DEL CONCRETO ACI 308 RCDF NMX C 405

CURADO DEL CONCRETO ACI 308 RCDF NMX. C 405

BIEN Y A LA PRIMERA

BIEN Y A LA PRIMERA.

Que hacer con una estructura dañada?

Dejarla como esta

Repararla

Demolerla

A t d ti l t d

Antes de reparar se tiene que conocer el estadoactual del concreto.

Extracción de núcleos de concreto.

Inspección visual del concreto.

Ensaye a compresión y evaluación del E

Neutralización del concreto.Análisis petrográficos.

Evaluación de la corrosión del acero

Análisis químico del concreto.Entre otros.

ENSAYE A COMPRESIONSIMPLE Y MODULO DE

ELASTICIDAD

EXTRACCIÓN DEPROBETAS O NUCLEOS

INMUEBLE PALMAS HILLS

RESISTENCIA A COMPRESION DEL CONCRETO NIVEL 19

AGOST O 2007

409369

429470

1 2 3 4 5 60

C o l u m n a

T r a b e

L o s a

Modulos de elasticidad Concreto de fc=300 kg/cm2

Obra: Insurgentes Sur No. 863 Col Napoles

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110

Fecha 20/07/07

Cliente:Fideicomiso Banco del Bajio 4064/10/67

Autorizo:

ESCLEROMETRO(DUREZA SUPERFICIAL

DEL CONCRETO)

PROYECTO ALPHA

ESTUDIO RESISTENCIA COLUMNAS ZONA

DE LABORATORIOS

ES CLEROMETRO 02 CCSA

25262626

323134

242526

1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223242526

Columnas donde se

sacaran nucleos.

>30 = 300 65<30 =150 48

ULTRASONIDO (CALIDAD DEL

ULTRASONIDO (CALIDAD DELCONCRETO O POROS)

1 6 6 6

2 1 5 0

1 9 0 4

1 9 4 8

1 6 4 8

1 6 0 4

2 1 0 5 2

1 9 7 3

2 3 6 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

CONTINUIDAD ELECTRICA ENTRE

CONCRETO Y ACERO

(CORROSIÓN)

NEUTRALIZACIÓN DELCONCRETO

PETROGRAFÍA

MICROSCOPIA

VISTA ENMICROSCOPIO

TERMOGRAFÍA

MANO DE OBRA CALIFICADA

!RIP¡

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