Perdida de Resistencia Y Ataque Quimico
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8/17/2019 Perdida de Resistencia Y Ataque Quimico
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Ing. Félix Marín Guillen (B)Arq. Jackieli J. Palma Alejandro (B)
FIC - SECCIÓN DE POSGRADO
MSc. JULIO RIVERA FEIJOO
MATERIALES DE CONSTRUCCION
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PERDIDA DE RESISTENCIA EN CONCRETO FRESCO
PERDID DE RESISTENCI POR COMP CT DO IN DECU DO
Efecto de la temperatura en el desarrollo de la resistencia a compresión:
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P e r d i d a
d e r e s i s t e n c i a p o r c o m p a
c t a d o
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PERDIDA DE RESISTENCIA EN ELEMENTOS VERTICALES POR LA SEGREGACIÓN
La exudación de agua del Concreto en elementos
estructurales que superan los 2 m de altura, se traduce
en una disminución importante de la resistencia del
concreto colocado en la parte superior del
mencionado elemento estructural. Como dato
ilustrativo se puede estimar que una capacidad de
exudación del 7 al 8 % puede disminuir la resistencia en
la estructura, en un 20 % respecto de la resistencia
potencial de la misma mezcla de concreto.
a/c 1
a/c 2
a/c 3
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PERDID DE RESISTENCI POR CUR DO IN DECU DO
Resistencias a diferentestemperaturas de curado
constantes
Efecto de la temperatura en el desarrollo de la resistencia a compresión:
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P e r d i d a d e r e s i s t e n c i a p o r c u r a d o
Un curado mal hecho puede producir grietas por contracción en el fraguado ypuede llegar a disminuir la resistencia del concreto a los 28 días en un 50%.
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La expansión destructiva de las reacciones álcali-agregado
ATAQUE QUÍMICO AL CONCRETO
Dentro de los factores de deterioro imputables a las acciones químicas están:
El ataque por ácidos
La lixiviación por aguas blandas
La formación de sales expansivas (ataque por sulfatos)
La carbonatación
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Sustancias agresivas al concreto El grado de alteración que los diferentesprocesos pueden originar en el concreto, por
acción de dichas sustancias
A t a q u e q u í m i c
o a l c o n c r e t o
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Clasificación de la agresividad del ambiente
Clasificación de la agresividad del ambiente relacionada con la durabilidad de las estructuras.
A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
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Clasificación del ambiente relacionada con la durabilidad del concreto
Clasificación de los concretos frente al riesgo de corrosión de las armaduras
A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
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Clasificación de los concretos frente al riesgo de deterioro por lixiviación o por la formación de
compuestos expansivos A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
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Correspondencia entre agresividad del ambiente y durabilidad del concreto. A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
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El concreto no presenta ninguna defensa contra los ácidos, por lo que debeevitarse que éstos entren en contacto.Para ello existen barreras impermeables y resistentes a los ácidos como losproductos epóxicos, que protegen satisfactoriamente el concreto.
A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
El ataque por ácidos:
Siendo el concreto químicamente básico, con un pH del orden de 13, puede ser atacado por medios ácidos, con pH menor de 7, los cuales reaccionan con elhidróxido de calcio de la pasta, produciéndose compuesto de calcio soluble de
agua.
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A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
El ataque por ácidos:
El concreto resistente al ataque
químico de ácidos, siempre y
cuando se utilice una mezclaapropiada y densificado en forma
correcta.
Los ácidos atacan las bases y las
sales básicas -formadas por la
hidratación del cemento,deteriorándolo por la formación de
sales solubles y procesos de
disolución que eliminan el hidróxido
de sodio. Los parámetros que
gobiernan el ataque estrictamente
ácido son la fuerza del álcali y su
concentración, vale decir el valor del
PH.
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El grado de agresividad de un agua por el CO2 (acido carbónico), son los siguientes:
En lugares de frecuentes heladas, se recomienda que el contenido de bicarbonato y elcontenido de CO2 agresivo es:
A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o
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A
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El ataque por ácidos:
La gran influencia del PH, es la razón
por la cual se puede estimar que las
aguas ácidas de reducido pH, menor de 4.5, atacan fuertemente los
concretos.
Cualquiera que sea el cemento
utilizado. En la prácticas puede
estimarse que ningún cemento
portland resiste la acción de aguas con
PH inferior a 4.
De otro lado los cementos portland
corrientes resisten sin mayores daños
la acción de aguas con valores de PH
superior a 6.
El á id
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A
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El ataque por ácidos: De otro lado los cementos portland
corrientes resisten sin mayores daños la
acción de aguas con valores de PH
superior a 6.
No es procedente considerar que el valor
del PH es el único factor determinante en
el ataque de los ácidos. En efecto, la
velocidad de difusión y de llenado de los
vacíos intersticiales es de gran
importancia, especialmente si esta acción
se produce bajo presión.
Los medios más agresivos los constituyen
las redes de saneamiento que bajo formade canalizaciones están sometidos a todo
tipo de efluentes, desde aguas negras,
hasta residuos industriales de muy
diferente naturaleza.
L li i i ió bl d
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la penetración y posterior lixiviación de la pasta de cemento del concreto, es
construir elementos de concreto de alta compacidad y protegidos mediante un
tratamiento superficial. A
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La lixiviación por aguas blandas:
El paso del agua a través del concreto – por filtración o por presión – produce ladisolución y extracción de la cal libre con la consecuente pérdida de volumen y
de resistencia.
La lixiviación es una forma suave de desarreglo que ocurre cuando el agua
disuelve componentes en el concreto. El cemento portland hidratado contiene
hasta 25 % a 30 % de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, el cual es soluble en agua. Este
componente, con mucha probabilidad, será lixiviado desde el concreto. Debido
a que el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría, el agua que viene de los
riachuelos de las montañas o de presas es más agresiva que el agua más
caliente.
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Cuando el aguaproveniente de lluvia,deshielo, condensaciónu otro proceso que
implique la presenciade aguas puraspenetran con ciertafacilidad por unaestructura dehormigón provocan lalixiviación de loscompuestos cálcicosque suelenmanifestarseexteriormente a travésde manchas blancasdenominadas
eflorescencias A
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L sió d st ti d l s io s ál li g g do
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La expansión destructiva de las reacciones álcali-agregado:
Fisuración del concreto debido a la reacciónálcali-agregado
Erupciones causadas por RAS departículas del tamaño de la arena.
Fisuraciones que
aparecen en la superficiedel concreto después de
periodos variables dealgunos meses a 2-3 años
si existe humedad
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Ataque por sulfatos:
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A
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Ataque por sulfatos:
AGRESIÓN DE ION SULFATO
Los sulfatos en estado sólido (yeso, anhidrita,
etringita) no afectan el concreto pero cuando
se encuentran en solución producen un
fuerte ataque que se manifiesta endeformaciones, fisuras y expansión.
En la naturaleza se encuentran en forma o disueltos en aguas de superficie y
en las aguas subterráneas, así como en los suelos. Sus concentraciones
difieren, considerablemente.
Ataque por sulfatos:
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A
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o
Ataque por sulfatos:
El ion sulfato aparece en todas las aguas libres subterráneas. terrenos
arcillosos, en las arenas.
Los sulfatos más
abundantes son:
El sulfato de calcio (yeso
y aguas selenitosas);
Los sulfatos de
magnesio, (exomita),
El sulfato de sodio y
calcio (glauberita) y
El sulfato de sodio
(thenardita).
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ataca al aluminato tricálcico y en menor medida al
ferro aluminato tetracálcico, produciendo sulfo
aluminato de calcio (etringita) e hidróxido de calcio
(portlandita).
La acción del sulfato de sodio es doble, reacciona
primero con el hidróxido de calcio generado durante
la hidratación del cemento, formando sulfato de calcio
e hidróxido de sodio. A su vez el sulfato de calcio atacaal aluminato tricálcico formando etringita.
La acción del sulfato de magnesio es la que produce
un mayor daño, en cuanto actúa sobre todas las fases
de la pasta de cemento. La reacción inicial se da con elaluminato tricálcico produciendo etringita e hidróxido
de magnesia y también con el hidróxido de calcio para
dar sulfato de calcio e hidróxido de magnesia.
La acción del sulfato de calcio
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El cemento Pórtland que contiene menos de 5% de C3A ha sido clasificado como un
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resistente a sulfatos
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En un medio que disuelva los productoscalcareos del concreto, es mejor utilizarcementantes a base de Portland(cementos compuestos o cementoportland con adiciones), que cementos
con alto contenido de C-S (que liberanmayor contenido de cal libre). A
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Para que se obtenga la mejor protección contra el ataque externo por los sulfatos:
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(1) Diseñe el concreto con baja relación agua- materiales cementantes(aproximadamente 0.4) y
(2) Use cementos especialmente formulados para ambientes con sulfatos, talescomo
En general las adiciones tienen muy buen comportamiento frente al ataque desulfatos, por el hecho de que en estos cementos es difícil la formación desulfoaluminato de calcio, debido a la baja cantidad de hidróxido de calcio liberadodurante la hidratación de la pasta.
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Protección del concreto
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Protección del concreto
Cuando se considera un fuerte ataque de los sulfatos, se recomienda la
protección del concreto mediante revestimientos impermeables al agua, dado
que este último elemento es el vehículo del agente agresivo.
Las características generales a los diversos recubrimientos son las siguientes:
• Resistir la agresión de las soluciones de sulfato.
• Ser homogéneos. Las juntas deben ser compatibles química y mecánicamente
con la capa de revestimiento.
• Mantener adherencia con el concreto durante el tiempo de servicio previsto.
• Adecuada durabilidad, considerando además del ataque del sulfato, los
problemas que pueden presentarse debido a la abrasión, estabilidad química,
al aire y la luz, deformaciones en el tiempo, etc.
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RESISTENCIA A LOS SULFATOS
Factor de pérdida de resistencia
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Factor de pérdida de resistencia
a) Cemento resistente a sulfatos (Tipo V).
b) Concreto tratado con TECSIL 100 .
c) 100% Cemento Portland ordinario (Tipo 1).
CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS:• Mayores resistencias químicas.
• Reduce en un 5% el cemento de diseño.
• Reduce la permeabilidad.
• Incrementa las resistencias mecánicas.
• Incrementa la cohesividad.
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La carbonatación:
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La carbonatación hace
que el concreto pierdala capacidad de proteger
el acero de la oxidación.
• La carbonatación reduce la alcalinidad
del concreto.• El concreto tiene un pH de 12 a 13.
• El concreto con un pH bajo es
conocido como “concreto
carbonatado”.
La carbonatación:
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A
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Producir y colocar concreto de baja permeabilidad.
Adecuada compactación y un curado apropiado (baja permeabilidad, altahermeticidad y baja porosidad abierta).
Relaciones agua/cementante inferiores a 0,5
Empleo de sistemas protectores de barreras Impermeables para protegerapropiadamente el concreto y evitar la formación de un frente decarbonatación.
Uso de elementos de protección (Pinturas anti-carbonatación, Pasivadores dela oxidación, etc.)
Para retrasar el proceso de carbonatación se debe evitar lo siguiente:
• Mala dosificación del concreto
• Porosidad
• Puesta en obra que facilite su fisuración
• Recubrimientos de poco espesor
• Exposición a medios agresivos
Para prevenir la carbonatación:
CONCRETO SOMETIDO A UN INCENDIO
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Las edificaciones están
expuestos a la acciónaccidental de un incendiopudiendo presentar pequeños daños o llevarlosa su total destrucción.
En los edificios modernos el
peligro de incendio esinferior al de los antiguos.
El objetivo principal:
• Salvaguardar la vida
de las personas y
• Reducir al mínimo laspérdidas materiales.
Edificio Windsor (Madrid, Feb/05)
• Una de las aristas importantes del fenómeno incendio es el comportamientod l
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de las estructuras.
C o n
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Resistencia al fuego
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Resistencia al fuego
C o n
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Transferencia de calor
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conducción
convecciónDiferencia de densidad entregases calientes y gases fríos
RADIACIÓN C o n
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Acero
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La tensión defluencia y elmódulo de
elasticidad sereducen
notablemente
con la T
C o n
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Acero
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Problemas Centrales:• Pérdida de Resistencia al aumentar la temperatura en los elementos (tensión de fluencia)• Aumento de las deformaciones al disminuir “E”
C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
Acero
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Acción del fuego sobre el acero
C o n
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Concreto
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La pérdida deresistencia essimilar a la delacero.
C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
• Prácticamente no resulta afectado por temperaturas inferiores a 300º.
• A partir de los 300º, inicia una fuerte pérdida de resistencia, que ya no se recupera tras el incendio, sinodi i ú á
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que disminuye aún más.
• Su bajo coeficiente calorífico hace que tarde mucho en alcanzar los niveles peligrosos, pero si elincendio es corto, normalmente se comporta muy bien.
Disminución dela resistencia del
concreto enfunción al
incremento de latemperatura
C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
Luego de la estimación se recurre a medir la resistencia por probetas testigo. No puede ser analizada por
ensayos esclerómetros, al carecer de confiabilidad.
CONCRETO
Resistencia residual del concreto al enfriarse
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C o n
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Comportamiento del concreto armado
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Columna pandeadapor la acción del fuego
Curvado de losas o vigas porefecto del calor
C o n
c r e t o s o m e t i
d o a u n i n c e n d i o
Capacidad resistente residual de estructuras dañadas por fuego
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Diagramas de Momento
Flector de vigas o losas
simplemente apoyadas, antes y
durante la exposición la fuego
Diagramas de Momento Flector
para la mitad de una viga o losa
continua de tres paños, antes y
durante la exposición la fuego
C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
Concreto
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C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
Concreto
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C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o
Concreto
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Baja conductividad térmicamantiene bajas temperaturas en elcentro del elemento.
Efecto “spalling”producereducción de la sección.
C o n
c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e
n d i o
Problemas Centrales:• Fuertes gradientes térmicos inducen “spalling” pérdida de sección pérdida de
resistencia del elemento global
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resistencia del elemento global.• Spalling puede dejar refuerzos de acero expuestos al fuego.• Pérdida de resistencia del “material” no es significativa dentro del elementos (bajas
temperaturas al interior)
Reducción de resistencia del concreto
Reducción de resistencia del acero
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Inspección del efecto del incendio:
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C o n
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n d i o
Realizar una inspecciónocular fotografiando loselementos dañados.
Cuantificar los daños y aconsejar demoleralgunos elementos o reemplazar la
estructura.
Cambio de coloración del concreto
Pérdida de recubrimientos
Flechas en vigas y losas
Realizar ensayos del concreto yultrasónicos que permitan predecir elmódulo de elasticidad y la resistencia del
concreto, así como la posible existenciade fisuras.
Consideraciones:
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Perfiles de aluminio en puertas y ventanas se funden a 650°C, entonces
deben haber estado expuestos a 700 a 750°C .
Las cubiertas aislantes de conductores eléctricos se funden a 300°C .
Las paredes de ladrillo cerámica, especialmente si los ladrillos
empleados en ellas son macizos, no es fácil que sufran daños debido a
las temperaturas altas de cocción a las que han estado sometidos,aunque si existe sinterización en sus paredes es síntoma de que se han
alcanzado los 1.200°C. Los ladrillos huecos presentan un
comportamiento más desfavorable que los macizos.