PLAN DE MONITOREO PARA LA MANTENCiÓN DE ESTRUCTURAS ... · 1.5. Monitoreo de la Salud de la...

UNIVERSIDAD DE CHILEFACULTAD DE CIENCIAS FíSICAS Y MATEMÁTICASDEPARTAMENTO DE INGENIERíA CIVIL

PLAN DE MONITOREO

PARA LA MANTENCiÓN DE ESTRUCTURAS

MARíTIMAS

DE HORMIGÓN ARMADO

MEMORIA PARA OPTAR Al TíTULO DE INGENIERO CIVil

RODRIGO ANDRÉS MORALES KAlLlNA

PROFESOR GUíA:

FEDERICO DELFíN ARIZTíA

MIEMBROS DE LA COMISiÓN:

VICTOR ÁGUILA OLAVE

CARLOS AGUILERA GUTIÉRREZ

SANTIAGO DE CHILE

2007

Indice general

1. INTRODUCCION 71.1. Generalidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2. Objetivo General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3. Objetivos Especıficos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.4. Introduccion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.5. Monitoreo de la Salud de la Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2. CARACTERIZACION DE DETERIOROS 122.1. Perıodo de Iniciacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.1.1. Penetracion de Iones Cloro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142.1.2. Penetracion del Frente de Carbonatacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.2. Perıodo de Propagacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.2.1. Agrietamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2.2. Saltaduras de Hormigon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172.2.3. Deslaminacion del Hormigon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.2.4. Velocidad de Corrosion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3. DESCRIPCION DE MODELOS 213.1. Perıodo de Iniciacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.1.1. Modelos de Penetracion de Cloruros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.1.2. Modelos de Penetracion del Frente de Carbonatacion. . . . . . . . . . . 253.1.3. Perıodo de Propagacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4. TECNICAS E INSTRUMENTACION 354.1. Perıodo de Iniciacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.1.1. Concentracion y Profundidad de los Cloruros en el Hormigon. . . . . . . 354.1.2. Resistividad Electrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364.1.3. Medicion de Potenciales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404.1.4. Profundidad de la Carbonatacion del Hormigon. . . . . . . . . . . . . . 42

4.2. Perıodo de Propagacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434.2.1. Medicion de la Velocidad de Corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

4.3. Instrumentacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.3.1. NDT James instruments INC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464.3.2. Force Technology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

3

Plan de Monitoreo para la Mantencion de Estructuras Marıtimas de Hormigon Armado

5. METODOLOGIA DE MEDICION 565.1. Zonificacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

5.1.1. Examen Visual de la Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585.2. Perıodo de Iniciacion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

5.2.1. Lugares de medicion y cantidad de ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . 605.2.2. Frecuencia de mediciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2.3. Calculos sobre resultados obtenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.3. Perıodo de Propagacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.3.1. Lugares de medicion y cantidad de ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . 625.3.2. Frecuencia de mediciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.3.3. Calculos sobre resultados obtenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

5.4. Sensores Embebidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.5. Correccion de Deterioros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

6. APLICACION PRACTICA 646.1. Descripcion del Proyecto Puerto Angamos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 646.2. Descripcion de la estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656.3. Antecedentes de la Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 676.4. Antecedentes del Medio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.5. Zonificacion segun Vulnerabilidad a la accion marina. . . . . . . . . . . . . . . . 716.6. Analisis Estado de la Estructura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

6.6.1. Estimacion de la Velocidad de Avance del Frente de Carbonatacion . . . 736.6.2. Estimacion de la Velocidad de Avance del Frente de cloruros . . . . . . . 756.6.3. Ensayos a realizar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766.6.4. Lugares de medicion y cantidad de ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . 766.6.5. Frecuencia de mediciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 776.6.6. Calculos sobre resultados obtenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

6.7. Perıodo de Propagacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.7.1. Lugares de medicion y cantidad de ensayos. . . . . . . . . . . . . . . . . 796.7.2. Frecuencia de mediciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 796.7.3. Calculos sobre resultados obtenidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.8. Correccion de Deterioros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

7. CONCLUSIONES 81

A. LISTADO DE COMPANIAS 85

B. LISTADO DE FORMULARIOS 87

C. RESUMEN DEL INFORME N◦ 374.088 DEL IDIEM 96

D. CORRECCION DE DETERIOROS 99D.1. Metodo 1: Modificacion del Hormigon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

D.1.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102D.1.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

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D.1.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103D.1.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103D.1.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103D.1.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

D.2. Metodo 2: Modificacion del Hormigon con Polımeros. . . . . . . . . . . . . . . 104D.2.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104D.2.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.2.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.2.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.2.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105D.2.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

D.3. Metodo 3: Reparacion con un Parche Local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106D.3.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106D.3.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106D.3.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107D.3.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107D.3.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107D.3.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

D.4. Metodo 4: Base de Cemento Adicional para el Recubrimiento. . . . . . . . . . . 108D.4.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108D.4.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108D.4.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108D.4.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108D.4.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109D.4.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

D.5. Metodo 5: Tratamiento de la Superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109D.5.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109D.5.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109D.5.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110D.5.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110D.5.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110D.5.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

D.6. Metodo 6: Inyeccion de Grietas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111D.6.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111D.6.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111D.6.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112D.6.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112D.6.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113D.6.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

D.7. Metodo 10: Proteccion Catodica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113D.7.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113D.7.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113D.7.3. Estabilidad estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114D.7.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

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D.7.5. Entorno y salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114D.7.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

D.8. Metodo 11: Extraccion Clorhıdrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115D.8.1. Pequena Descripcion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115D.8.2. Vida Util. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115D.8.3. Estabilidad Estructural. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116D.8.4. Ejecucion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116D.8.5. Entorno y Salud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116D.8.6. Economıa. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

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Capıtulo 1

INTRODUCCION

1.1. Generalidades.

El presente trabajo de tıtulo, busca realizar una revision del estado del arte sobre las practicas

actuales utilizadas para la conduccion de estudios de seguimiento de la condicion de las estructuras

de hormigon armado y especıficamente proponer una metodologıa para el desarrollo de un plan de

monitoreo de los parametros que controlan la durabilidad de las obras de hormigon armado que

se encuentren en el mar o en sectores cercanos a la costa, con el fin de asegurar su serviciabilidad

y vida util.

Bajo este objetivo, se propone realizar una revision completa partiendo, en primera instancia,

por establecer los tipos de deterioros que presentan las estructuras marıtimas de hormigon armado.

Luego se analizaran los parametros de medicion asociados a cada uno de estos deterioros

estableciendo su metodologıa de medicion y los instrumentos que son necesarios para ello; se

estableceran criterios para establecer las frecuencias de medicion que se requieren para que la

estructura no sufra danos severos, difıciles de reparar.

Ademas se contempla realizar una revision de los criterios actualmente aceptados para iniciar

los diversos tratamientos de mantencion que se requieren segun tipo y extension de los deterioros.

1.2. Objetivo General.

El objetivo general de esta memoria es desarrollar una metodologıa que permita detectar y

medir la evolucion de fenomenos de deterioro que afectan a las estructuras de hormigon armado

que se construyen en ambiente marino.

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1.3. Objetivos Especıficos.

Como objetivos especıficos de la memoria se plantean

Caracterizar los fenomenos de deterioros que afectan a las estructuras marıtimas de hormigon

armado, particularmente, problemas de fisuracion y la corrosion de sus armaduras.

Conocer las leyes que modelan la evolucion de esos fenomenos y los parametros de medicion

correspondientes.

Describir las tecnicas de ensayo correspondientes, incluyendo la instrumentacion requerida.

Proponer criterios para determinar la distribucion de puntos de medicion y la frecuencia

para la medicion de los parametros asociados.

Aplicar la metodologıa al caso del Puerto Angamos.

1.4. Introduccion.

Chile posee una gran variedad de estructuras de hormigon armado a lo largo y ancho del

territorio. Todas ellas han sido disenadas y construidas para un perıodo de servicio determinado.

Este perıodo es lo que se considera como vida util de la estructura. La vida util de la estructura se

define como: “Perıodo en el que la estructura conserva los requisitos del proyecto sobre seguridad,

funcionalidad y estetica, sin costos inesperados de mantenimiento.” (CYTED, 2000)

En el perıodo de vida util de la estructura se distinguen dos etapas, el perıodo de iniciacion

del deterioro y el de propagacion del mismo a traves del agrietamiento de hormigon armado,

expuesto a la corrosion .

El perıodo de iniciacion es la fase en el cual se van incubando en la estructura diversos pro-

cesos que produciran deterioros en la estructura.

El perıodo de propagacion es la etapa en que los deterioros se hacen presentes, con sıntomas

visibles y durante esta etapa se observa la perdida de serviciabilidad de la estructura.

El termino de la vida util de una estructura es aquella en la cual se observan degradaciones

como grietas mas anchas de 0,1 mm, saltaduras, deslaminaciones, barras de refuerzo expuestas

con corrosion visible, etc (Torres A., Andres y Martinez M., Migue, 2001). Si la estructura se

encuentra en esta etapa se dira que esta en la etapa de “Vida Residual”.

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Se entiende como vida residual el tiempo a partir del momento que la estructura alcanza

el anterior lımite acceptable (fin de la vida util)(CYTED, 2000). Este es el periodo en el que la

estructura necesita reparacion, remodelacion o completa renovacion para que regrese a su estado

de servicio, en la cual sea segura, funcional y estetica.

La serviciabilidad de un estructura se define como la capacidad de esta para desempenar las

funciones propias proporcionado un estado seguro y confortable a los usuarios.

El nivel de serviciabilidad de una estructura depende de los siguientes factores:

Diseno conforme a la normativa vigente.

Calidad de los materiales.

Ejecucion de los trabajos con apego a la tecnologıa correspondiente.

Consideraciones adecuadas a su interaccion con el medio ambiente tanto interior como

exterior.

Condicion de utilizacion.

Mantenimiento.

La importancia de estos factores en el desempeno de la estructura puede evolucionar en el

tiempo haciendo que las estructuras varıen su nivel serviciabilidad.

Con respecto al ambiente exterior, el ambiente marino hace que las estructuras pierdan ser-

viciabilidad mas rapidamente que otras, ya que las sales del mar impregnan el hormigon y hace

que sus refuerzos de acero inicien un proceso de corrosion.

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Figura 1.1: Grafico de perdida de serviciabilidad

Esta perdida de serviciabilidad, si bien es inevitable, debe ser monitoreada de modo de valorar

de manera oportuna los deterioros que se producen en la estructura y ası establecer medidas

correctivas para que la estructura no sufra danos severos. Es por esto, que existe el concepto de

“Monitoreo de la Salud de la Estructura”.”

1.5. Monitoreo de la Salud de la Estructura.

El concepto de monitoreo de la Salud de la Estructura es relativamente nuevo en el campo

de la ingenierıa civil. Se busca con el, detectar anticipadamente posibles danos y/o procesos de

deterioro que afecten la serviciabilidad de la estructura.

Esta anticipacion se basa en la adquisicion de informacion sobre el comportamiento de ciertos

parametros indicativos acerca de la salud y seguridad de la estructura, por el cual se debe llevar

un control mediante instrumentacion o inspeccion visual de la misma, y/o en forma continua o

esporadica en el tiempo.

La importancia del monitoreo de la salud de la estructura radica en la necesidad de conocer

la perdida de serviciabilidad de esta en el tiempo. Siendo lo mas importante prever danos mayores

que impidan el uso de la estructura, atacandolos en el inicio de estos y permitiendo ası el correcto

funcionamiento por el perıodo para el que fue disenada.

Para detectar anticipadamente los posibles danos, es necesario conocer que tipos de factores

inciden en estas situaciones, y las tecnicas desarrolladas para su medicion.

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Es por ello, que en el capıtulo siguiente se expondran los diferentes deterioros que presentan

las estructuras de hormigon armado expuestas al ambiente marino, explicando los distintos facto-

res asociados a los mecanismos de deterioro.

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Capıtulo 2

CARACTERIZACION DE DETERIOROS

Los principales deterioros que se presentan en estructuras marıtimas de hormigon armado,

son aquellas que estan relacionados directamente con los procesos corrosivos que sufren las ar-

maduras, producto de la despasivacion a que quedan expuestas por la presencia del ion cloro.

El mecanismo de la corrosion de los materiales metalicos en contacto con una disolucion

(electrolito) es de naturaleza electroquımica. Esto implica, que la oxidacion del metal esta com-

pensada por la reduccion de otra sustancia en otra region de la superficie metalica. Por lo tanto

se generan dos zonas con diferente potencial electroquımico (anado y catodo).

En disoluciones neutras o alcalinas, en la region anodica el metal se oxida, mientras que en

la region catodica el elemento que se reduce es el oxıgeno.

El proceso de corrosion se desarrolla a traves de la formacion de numerosas micropilas en las

zonas con corrosion activa. En el caso de producirse corrosion localizada, pueden coexistir areas

pasivas con areas activas y por tanto tambien se pueden desarrollar macropilas.

En el caso del hormigon, el electrolito esta constituido por la solucion de los poros del hor-

migon, que es de naturaleza altamente alcalina. La solucion de los poros esta formada por una

mezcla de KOH y NaOH resultando valores de pH que varıan entre 12.6 - 14. La solucion esta sa-

turada en Ca(OH)2. Ası el acero embebido en el hormigon esta protegido naturalmente de la

corrosion por dos efectos, la alta alcalinidad del medio y el efecto barrera que proporciona el

propio hormigon.

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Dos son las causas fundamentales de la perdida de esta capacidad protectora del hormigon,

la carbonatacion del recubrimiento y la presencia de iones cloro, siendo esta ultima la mas impor-

tante en la estructuras marıtimas de hormigon armado. (Contecvec, 2002)

En el siguiente grafico se muestra como varıa la serviciabilidad de una estructura afectada

por corrosion:

Figura 2.1: Vida util de una estructura afectada por corrosion

(Martin-Perez, B.; Lounis, Z., 2003)

Para poder caracterizar los deterioros que se producen se ha considerado convenientemente

subdividir la vida util de la estructura en un perıodo llamado de iniciacion y en la etapa posterior

de propagacion.

2.1. Perıodo de Iniciacion.

La iniciacion del proceso de corrosion depende de la presencia de varios factores desencade-

nantes, entre los cuales estan los siguientes:

Existencia de electrolito, hormigon saturado, (agua lluvia, humedad, agua de mar, etc.)

Existencia de oxıgeno disuelto en el electrolito.

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Existencia de elementos agresivos en el hormigon o ambiente atmosferico, como por ejemplo,

iones cloro (principal agente de deterioro en estructuras marıtimas), carbonatacion.

Creacion y desarrollo de celdas electroquımicas (diferencia de potencial electrico) entre

puntos de las armaduras.

Gradientes de temperatura y humedad.

2.1.1. Penetracion de Iones Cloro.

Las sales disueltas en el agua del mar van impregnando el hormigon, no solo por el contacto

directo del agua de mar con la estructura, sino tambien, por la brisa marina que arrastra pequenas

gotas de humedad salina hasta varios cientos de metros hacia el interior del borde costero.

Los cloruros son los que mas afectan a las armaduras de refuerzo, ya que estos agentes

agresivos provocan una disolucion localizada de la capa pasivante que le proporciona el hormigon,

dando lugar a ataques puntuales o picaduras localizadas que pueden reducir radicalmente la seccion

de las barras, en espacios de tiempo relativamente cortos.

(Contecvec, 2002)

Entonces surge la pregunta, ¿Que concentracion de iones de cloro induce la corrosion de las

armaduras?.

No existe una valor unico que induzca corrosion, ya que esta, depende de numerosos factores:

Tipo de cemento.

Relacion agua-cemento.

Curado y compactacion.

Contenido en humedad y variacion.

Tipo de acero y composicion quımica.

Estado superficial del acero (caracterısticas de los resaltes y presencia de oxido anterior).

Disponibilidad de oxıgeno.

Pero segun referencias (Bamforth, P.B. and Price W.F., 1996), se considera como umbral la

concentracion de 2.2 % de Cl−, con respecto a la masa de cemento.

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Una relacion aceptable de doble naturaleza, aparece cuando se estudia el potencial electri-

co y la cantidad de cloruros totales que produce la despasivacion, ası como lo muestra la Figura 2.2.

Figura 2.2: Grafico: Relacion entre el Potencial SCE (saturated calomel electrode) y la cantidad deCloruros que despasiva el Hormigon

En el grafico se aprecia que, el potencial depende de los factores anteriores y por lo tanto

un mismo hormigon puede presentar diferentes concentraciones lımite, dependiendo del potencial

que tenga a lo largo de su tiempo de vida, es decir el hormigon mas seco tendra potenciales mas

nobles (superiores a 0), mientras que hormigones mas humedos tendran potenciales mas catodi-

cos. (Contecvec, 2002)

El factor principal que controla la difusion de los iones cloro en el hormigon es su permeabi-

lidad. (Federal Highway Administration, 2000)

La permeabilidad del hormigon se puede reducir con:

Reduccion de la relacion agua-cemento del hormigon.

Cementos Puzolanicos o con adiciones de puzolana.

Adicion de polımeros al concreto.

Agregados bien graduados

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Algunos otros factores que influencian la difusion de los iones cloro en concreto incluyen:

Superficie cargada con una pasta de cemento hidratada

Formacion de zonas porosas en la transicion entre la interfaz de agregado/cemento.

Microfisuras

Un aumento en las microfisuras puede aumentar el ındice de permeabilidad del ion cloro para

las estructuras sujetadas a cargas cıclicas. Las tensiones de compresion estaticas no parecen tener

ningun efecto significativo en la permeabilidad del ion cloro.

Sin embargo, el concreto exhibe un aumento significativo en permeabilidad cuando esta car-

gado con cargas compresivas cıclicas que son 60 a 80 por ciento de su fuerza ultima .(Federal

Highway Administration, 2000)

2.1.2. Penetracion del Frente de Carbonatacion.

La carbonatacion en el hormigon, no es de real importancia en estructuras marıtimas de hor-

migon armado, porque pierde jerarquıa por lo rapido y danino que es la penetracion de iones cloro.

La carbonatacion en el hormigon es la perdida de pH que ocurre cuando el dioxido de carbono

atmosferico reacciona con la humedad dentro de los poros del hormigon y convierte el hidroxido

de calcio con alto pH (>12) en carbonato de calcio, que tiene un pH mas neutral (≈ 9-9.5).

Cuando progresa la carbonatacion hacia la profundidad del refuerzo, la capa de oxido protectora

y pasivadora deja de ser estable, (pH<9.5) y con esto se puede dar inicio a la corrosion, si es que

existen las otras condiciones necesarias.

(Montani, 2000)

2.2. Perıodo de Propagacion.

Una vez iniciado el proceso de corrosion de las armaduras, la integridad estructural se va

perdiendo paulatinamente, esto se ve reflejado en la perdida de tres caracterısticas del hormigon

armado:

1. Caracterısticas mecanicas del hormigon que rodea a la armadura, debido a la fisuracion del

recubrimiento por efecto de la expansion de los oxidos y herrumbre que se producen en la

corrosion.

16


2. Caracterısticas mecanicas del acero al disminuir su seccion por corrosion y eventualmente

una perdida de ductilidad no bien verificada todavıa.

3. Perdida de adherencia acero-hormigon, como consecuencia de los dos mecanismos anterio-

res.

Figura 2.3: Consecuencia de la Corrosion de barras embebidas en Hormigon

A continuacion se dara una breve descripcion de los deterioros que se presentan en las

estructuras de hormigon armado en el perıodo de propagacion producto de la corrosion de sus

armaduras.

2.2.1. Agrietamiento.

El agrietamiento se produce por el caracter expansivo de la herrumbre, que se ve reflejado

en grietas que se distribuyen a lo largo de las barras de refuerzo. Es una de las primeras senales

visuales que la corrosion a comenzado, cuyas complicaciones son en un corto plazo.

2.2.2. Saltaduras de Hormigon.

Las saltaduras de hormigon son la continuacion del proceso de agrietamiento, en donde el

recubrimiento de la barra se separa del hormigon producto de un serie de grietas que parten de

una misma barra hacia la superficie.

En la siguiente figura se ejemplifica este deterioro:

17


Figura 2.4: Saltadura de Hormigon

2.2.3. Deslaminacion del Hormigon.

La deslaminacion es un proceso que se produce producto del agrietamiento entre barras,

debido a la densidad que estas tengan en la estructura de hormigon.

La deslaminacion puede ocurrir sin dar evidencia visible, lo que puede traer graves inconve-

nientes a futuro, ya que el recubrimiento ya no esta aportando resistencia en ningun sentido.

En la siguiente figura se ejemplifica este deterioro:

Figura 2.5: Deslaminacion de Hormigon

El tiempo en el que se hacen presentes estos deterioros en las estructuras de hormigon

armado, se debe principalmente a la velocidad de corrosion que se presenta.

18


2.2.4. Velocidad de Corrosion.

Se comprende como la velocidad de corrosion a la perdida de metal por unidad de superficie

y tiempo.

V C =P erdida de masa del metal

Superficie · Tiempo(2.1)

Las unidades se pueden expresar de diversas maneras, una de ellas deducida de la expresion

anterior es[

gcm2·ano

], pero las mas usuales son las dos siguientes:

1. Como penetracion de ataque, bien sea corrosion uniforme o localizada, expresada en μ

m/ano o mm/ano, que se calcula a partir de las perdida de masa y de la densidad del metal

para obtener la profundidad del ataque Px en μ m(10−6) o mm.

2. En μA/cm2 a partir del uso de la Ley de Farady que convierte las unidades de masa en

unidades electricas. La expresion de la Ley de Faraday es:

I · tF

=Δw

Wm/z(2.2)

Donde:I = Corriente electrica [Amperios].

t = tiempo [s].

F = La constante de Faraday (96500 [coulombios]).

Δw = Perdida de Masa en gramos.

Wm = Peso molecular del metal.

z = Valencia intercambiada.

La equivalencia de unidades resulta ser:

1μA/cm2 <> 11, 6μm/ano

Por convencion se denomina Icorr a la velocidad cuando se expresa en μA/cm2 y Vcorr cuan-

do se expresa como μm/ano.

Los valores de corriente de corrosion Icorr, que se miden en estructuras reales, son del mismo

orden de las que se obtienen en el laboratorio. Ası, es difıcil encontrar valores de mediciones de

Icorr superiores a 1 μA/cm2, los valores 0.1-1μA/cm2 son los mas frecuentes en las estructuras

que se corroen activamente. Cuando el acero esta pasivo los valores que se registran son muy

pequenos (menores que 0.05-0.1 μA/cm2).

19


La velocidad de corrosion depende de: (Federal Highway Administration, 2000)

Disponibilidad de agua y de oxıgeno.

Cociente entre area superficial de acero en el anodo y en el catodo.

Cantidad de iones cloro en los poros.

Resistividad del concreto.

Temperatura.

Humedad relativa (interno y externo).

Microestructura del concreto.

La disponibilidad del oxıgeno es una funcion de la taza de difusion a traves del concreto, que

es afectado por como este saturado el hormigon con agua. Cuando esta totalmente sumergida,

la taza de difusion se retarda porque el oxıgeno debe difundirse a traves de los poros con agua.

Cuando el concreto esta seco, el oxıgeno puede moverse libremente a traves de los poros. Alternar

ciclos mojado-seco acelera el proceso de la corrosion.

El concreto mojado tiene una resistividad mas baja que el concreto seco debido a la presencia

del agua como electrolito.

La densidad de corriente en el anodo es directamente proporcional al cociente entre area del

catodo y el area en el anodo.

La densidad corriente es la cantidad de corriente electrica pasando por unidad de area en el

anodo. Un aumento en densidad corriente da lugar a un aumento en la taza de la corrosion.

20

Capıtulo 3

DESCRIPCION DE MODELOS

Para poder saber cual va a ser la vida util de una estructura, es necesario saber como se van

comportando los principales factores que la afectan de manera danina. Para ello se separara el

tiempo de vida util de la estructura en sus dos perıodos antes mencionados.

3.1. Perıodo de Iniciacion

En este perıodo el factor mas importante es la penetracion de los iones cloro, tambien esta pre-

sente la carbonatacion, pero esta no es relevante.

En las siguientes secciones se describiran los modelos que permiten predecir el tiempo de

iniciacion de la corrosion.

3.1.1. Modelos de Penetracion de Cloruros.

La prediccion o el calculo de la penetracion del cloruro en el concreto se hace generalmente

usando la segunda ley de Fick. Sin embargo, el uso de esta para predecir la penetracion del cloruro

da resultados muy conservadores, principalmente debido a la descripcion del hormigon como un

medio homogeneo que modela el transporte de los iones disueltos.

Ademas, la prediccion de la penetracion del ion cloro que usa difusividad puede que sea

incierta ya que el supuesto de la constante de la difusividad del ion cloro se ve raramente en

estructuras verdaderas.

A pesar de ello, a continuacion se describe el modelo de difusion:

21


Modelo General de Difusion.

La hipotesis basica de trabajo en el calculo de la penetracion de los iones cloro en el interior

del hormigon, es que estos iones se mueven en un medio semi infinito siendo la concentracion

superficial una constante. Aunque por lo general ambas premisas no se cumplen, perfiles de

concentracion obtenidos de testigos reales muestran una aceptable aproximacion a la ley basada

en estas hipotesis. La expresion matematica que resulta para la concentracion en cada punto al

resolver la 2a Ley de Fick es la siguiente:

C(x, t) = Ci + (Csa − Ci) ·[1 − erf

(X

2√

DCL · t)]

(3.1)

Donde:

C(x, t) = Concentracion de cloruros a la profundidad x, desde la superficie del

hormigon, alcanzada en un tiempo t.

DCL− = Coeficiente de difusion de los iones cloro en el hormigon.

CSA = Concentracion superficial de los iones cloro en el hormigon. Este valor

es el resultado de un ajuste numerico de la ecuacion, a los valores ob-

tenidos de las muestras y no un valor real de la concentracion exterior.

t = Tiempo de exposicion.

Ci = Concentracion inicial de iones cloro a la profundidad x.

erf() = Funcion de error de Gauss.

22


Efecto Piel.

En ocasiones el perfil de cloruros medido en las estructuras reales no se ajusta de modo

correcto a la Ecuacion 3.1. Un caso particular se muestra en los graficos siguientes, donde el

maximo se detecta muy alejado de la superficie.

Figura 3.1: Grafico: Efecto Piel sobre el perfil de Cloruros

Las razones de este comportamiento pueden ser varias, siendo una de ellas la carbonatacion

del recubrimiento. Dado que es sabido que las fases carbonatadas del hormigon no fijan los

cloruros y muestran coeficientes de difusion D1 mucho mayores, permitiendo ası, que los iones

de muevan rapidamente a traves de la zona carbonatada y se acumulen en la interfase hormigon

carbonatado/no carbonatado.

23


El coeficiente de difusion que representa verdaderamente el comportamiento del hormigon es

el del interior del perfil, denominado D2, cuyo valor se puede calcular de dos maneras; ajustando

el perfil solo a la parte interior y reescalando por tanto la distancia segun lo muestra el grafico

3.1, o de acuerdo a las expresiones matematicas para el calculo con efecto piel siguientes:

C1(x, t) = Cs ·∞∑

n=0

αn

(erfc

[2ne + x

2 · √D1 · t]− α · erfc

[(2n + 2)e − x

2 · √D1 · t])

(3.2)

C2(x, t) =2kCs

k + 1

∞∑n=0

αn

(erfc

[(2n − 1)e + k(x − e)

2 · √D1 · t])

(3.3)

k =

√D1

D2

α =1 − k

1 + k(3.4)

Si se desea anadir el efecto de una resistencia (R) en la interfaz de ambos medios (D1 y D2),

la solucion de la ecuacion de difusion para C2 en este caso, es la siguiente:

C2(x, t) =2kCsR

k + 1

∞∑n=0

αn

(erfc

[(2n − 1)e + k(x − e)

2 · √D1 · t])

(3.5)

Coeficiente de Difusion Variable en el Tiempo

En ambos casos de agresividad: carbonatacion o penetracion de cloruros, se ha detectado

que el coeficiente de difusion (DCL−) obtenido en la Ecuacion 3.1 parece disminuir con el tiempo,

por lo que el procedimiento de calculo deberıa resolver la ecuacion de difusion con un coeficiente

variable.

La manera mas satisfactoria (aunque no exacta matematicamente) es la utilizacion de un

factor de edad “n”que permita perfeccionar el coeficiente de difusion con el tiempo, el cual se

presenta en la ecuacion siguiente para ser sustituido posteriormente en la Ecuacion 3.3.

DCL(t) = DCL(t0)

[t

to

]n

(3.6)

(Contecvec, 2002)

24


3.1.2. Modelos de Penetracion del Frente de Carbonatacion.

El factor mas importante en la carbonatacion del hormigon es la profundidad que va adqui-

riendo esta a medida que pasa el tiempo.

Es necesario notar que en hormigones saturados la carbonatacion no penetra, como se ha

comprobado en los perıodos de lluvia, en los cuales el avance del frente carbonatado se detiene.

(Contecvec, 2002)

Para el calculo de la profundidad de carbonatacion, diferentes investigadores, han desarro-

llado modelos (Contecvec, 2002) que permiten pronosticar la profundidad de la carbonatacion

dentro del hormigon, dentro de los cuales se pueden destacar:

Metodo de la raız cuadrada del tiempo

Modelo de Tuutti

Modelo de Bakker

Modelo del CEB (Comite Euro-Internacional del Hormigon)

Cada uno de estos metodos y/o modelos, se explicara a continuacion.

Modelo de la raız cuadrada del tiempo .

Este modelo matematico es el que mas se utiliza para describir de manera simple la velocidad

de penetracion, tanto en la carbonatacion como de los cloruros a traves de la estructura de

poros del hormigon.

Esto es valido para los procesos de difusion pura y de absorcion capilar, los cuales siguen

una ley potencial.

X = V · √t (3.7)

Donde:

X : Profundidad alcanzada de penetracion o frente carbonatado, [mm].

V : Velocidad de avance del frente de CO2, [mm/ano0,5].

t : Tiempo transcurrido, [anos].

25


Si se aplica este metodo a las estructuras de hormigon los valores de VCO2 varıan desde 2 y 15

mm/ano0,5, dependiendo de la calidad del hormigon. Los rangos que se han encontrado son:

Para hormigones de elevada compacidad y contenido de

cemento mayor a 350 kg/m3

: 2 < VCO2 < 6

Para hormigones de compacidad media y contenido de ce-

mento entre 250 y 350 kg/m3

: 6 < VCO2 < 9

Para hormigones porosos de baja calidad, contenido

de cemento menores a 250 kg/m3 y elevada relacion

agua/cemento

: VCO2 > 9

(Andrade, 2002)

Graficamente se puede observar:

Figura 3.2: Grafico Modelo de la raız cuadrada

Modelo de Tuutti .

Entre los distintos investigadores que han propuesto modelos para el calculo de la carbonata-

cion, el autor K. Tuutti, del Swedish Cement and Concrete Research Institute, ha propuesto

un modelo basado en la teorıa de la difusion de fronteras moviles, cuya expresion final de

calculo es la que se indica en la formula siguiente:

ΔCS

Δa

=√

π

(k

2 · √DCO2

)e

(k2

4·DCO2

)erf

(k

2 · √DCO2

)(3.8)

Δa = cC

100DH

MCO2

MCaO

26


k =XCO2√

t

Donde:

XCO2 = Profundidad del frente carbonatado a una edad t, (m)

k = Velocidad de carbonatacion, (m/s0,5)

DCO2 = Coeficiente de difusion efectivo del CO2, (m2/s)

Δa = Diferencia entre la concentracion maxima de CO2 en la discontinuidad y en

la zona de hormigon sin carbonatar, (kgCO2/m3)

ΔCS = Diferencia entre la concentracion de dioxido de carbono en el aire y en el

frente de carbonatacion, (kgCO2/m3)

c = Contenido en cemento, (kg/m3)

C = Contenido en CaO del cemento, ( %)

DH = Grado de hidratacion del hormigon

M = Respectivas masas moleculares, (g/mol)

t = Edad (s)

erf() = Funcion de error de Gauss.

El coeficiente de difusion DEFF para un hormigon en particular se puede estimar a traves

de la relacion agua-cemento (a/c), como de indica en el grafico 3.3, el cual sera corregido

de acuerdo a la humedad con la ayuda del grafico 3.4 y de la tabla 3.1 subsiguientes.

Figura 3.3: Grafico Coeficiente de Difusion de O2 y Relacion a/c

27


Figura 3.4: Grafico Efecto de la Humedad Relativa en el Coeficiente de Difusion

El grado de hidratacion DH se puede determinar a partir de la tabla 3.1, y la concentracion

externa de CO2 se puede estimar en 600 mg/m3 en el caso de ambiente exterior y 800

mg/m3 en el caso de ambientes interiores.

Tabla 3.1: Grado de Hidratacion esperado y Relacion a/c

Relacion Agua-Cemento Grado de Hidratacion %

0,4 600,6 700,8 80

(Contecvec, 2002)

Modelo de Bakker .

El modelo de Bakker se basa en el supuesto de una difusion en estado estacionario y que el

fenomeno ocurre solamente cuando el hormigon no esta saturado de agua.

La profundidad de carbonatacion XCO2 es determinada conforme a la expresion siguiente:

XCO2 = A ·n∑

i=1

√tdi −

(Xci−1

B

)2

(3.9)

28


Donde A y B son funciones que definen la velocidad de carbonatacion y de secado, respec-

tivamente:

A =

√2 · DCO2 · (C1 − C2)

a(3.10)

B =

√2 · DV · (C3 − C4)

b(3.11)

El valor de b se puede calcular como:

b = w − 0, 25cDH − 0, 15cDHDGEL − wDHDCAP

Donde:


C1 − C2 = Diferencia de la concentracion de CO2 entre el aire y el frente carbo-

natado, (kg CO2/m3)

a = Cantidad de alcalis en el hormigon, (kg CO2/m3)

C3 − C4 = Diferencia de humedad entre el aire y el frente de evaporacion, (kg

CO2/m3)

B = Cantidad de agua que se debe evaporar del hormigon, (kg CO2/m3)

DH = Grado de hidratacion del hormigon, ( %)

DGEL = Cantidad de agua fijada en los poros del gel

DCAP = Cantidad de agua fijada en los poros capilares

Tdi = Duracion media del perıodo i - esimo de secado, (s)

Xci−1 = Profundidad de carbonatacion despues del perıodo de humectacion (i

- 1) - esimo, (m)

C = Contenido en cemento en el hormigon, (kg/m3)

29


Modelo del CEB .

El modelo desarrollado por el Comite Euro-International du Beton, es muy similar al pro-

puesto por Bakker y proporciona los mismos resultados numericos que el modelo de Tuutti:

XCO2 =

√2 · K1 · K2 · DCO2 · CS

a· √t ·

(t0t

)N

(3.12)

a = C · c · DH · MCO2

MCaO

(3.13)

Donde:

XCO2 = Profundidad del frente carbonatado a una edad t, (m)

K1 = Constante que considera la influencia de la ejecucion en el valor de

DCO2

K2 = Constante que considera la influencia del ambiente de exposicion en el

valor de de DCO2


DCS = Diferencia entre la concentracion maxima de CO2 en la discontinuidad

y en la zona del hormigon sin carbonatar, (kg CO2/m3)

C = Contenido de CaO del cemento, ( %)

c = Contenido en cemento en el hormigon, (kg/m3)

DH = Grado de hidratacion del hormigon, ( %)

M = Respectivas masas moleculares, (g/mol)

t = Edad, (s)

N = Constante que considera la influencia del ambiente en el valor del mo-

delo de la raız del tiempo

30


Los valores de K1, K2 y de N propuestos se pueden obtener de la tabla siguiente:

Tabla 3.2: Valores propuestos para K1, K2 y de N

Tipo de Exposicion Curado K1 · K2 N

Interior Bueno 1,0Interior Malo 2,0Exterior Bueno 0,5Interior 0,0

Exterior protegido 0,1Exterior no protegido 0,4

(Contecvec, 2002)

Resumiendo estos cuatro modelos se obtiene la siguiente tabla 3.3

Tabla 3.3: Resumen de modelos

Modelo de penetracion Caracterısticas

Raız cuadrada Este modelo es valido para los procesos de di-fusion pura y de absorcion capilar,

Tutti Modelo basado en la teorıa de la difusion defronteras moviles

Bakker Se basa en el supuesto de una difusion en esta-do estacionario y que el fenomeno ocurre sola-mente cuando el hormigon no esta saturado deagua

CEB Similar al modelo de Bakker, y los resultadosnumerico son parecidos a modelo de Tutti

31


3.1.3. Perıodo de Propagacion

Diversos investigadores (Torres-Acosta, A. A., 1999; Sagues, A. A. et al., 2001) han desa-

rrollado una penetracion lımite Xcrit para la cual se producen grietas mas anchas de 0,1 mm en

el hormigon armado, lo que implica el termino de la vida util.

EL valor de Xcrit puede ser aproximado a la siguiente formula:

Xcrit = 0, 011 ·(

Xc

Φ

)·(

Xc

L+ 1

)1,95

(3.14)

Donde:

Xcrit = Profundidad Crıtica [mm].

Xc = Recubrimiento de hormigon [mm].

Φ = Diametro de la barra de acero [mm].

L = Largo del anodo corroıdo [mm].

Con los siguientes lımites:

(1 ≤ Xc/Φ ≤ 7) and (0 ≤ Xc/L ≤ 3)

Ademas estos investigadores definieron que el tiempo en que se producıa este agrietamiento,

es decir, el tiempo de propagacion es:

tp =Xcrit

Vcoor

(3.15)

Donde:

tp = Perıodo de Propagacion [anos].

Xcrit = Profundidad Crıtica [mm].

Vcorr = Velocidad de Corrosion [mm/ano].

Es importante estimar cual es el seccion de acero virgen que existe en este perıodo de

propagacion. Para saber cual es esta area se necesita en primera instancia calcular el ataque con

respecto al diametro inicial de la barra. Para ello se tiene la siguiente ecuacion:

Px = 0, 0116 · Icorr · α · t (3.16)

32


Donde:

Px = Penetracion con respecto al diametro [mm].

Icorr = Corriente de corrosion [μA/cm2].

α = 10 (Corrosion Puntual).

α = 2 (Corrosion homogenea).

t = tiempo [anos].

Calculando finalmente la seccion virgen (no corroıda) de la siguiente manera:

Av = π · (Φo − Px)2

4(3.17)

Donde:

Av = Seccion virgen [mm2]

Φo = Diametro inicial [mm].

Px = Penetracion con respecto al diametro [mm].

Es necesario comparar el area inicial con la seccion virgen no corroıda aun.

R =Av

Ao

(3.18)

Donde:

R = Coeficiente de relacion de areas.

Av = Seccion virgen [mm2].

Ao = Seccion inicial [mm2].

Se recomienda que el valor de R no disminuya mas de 0,9, determinando este valor un dano

grave en la estructura.

33


Se puede determinar en que tiempo la estructura llegara a una perdida de seccion en las

barras de acero del 90 %, siendo esta:

t =Φo · (1 −√

0, 9)

0, 0116 · Icoor · α (3.19)

Donde:

Φo = Diametro inicial [mm].

Icorr = Corriente de corrosion [μA/cm2].

α = 10 (Corrosion Puntual).

α = 2 (Corrosion homogenea).

34

Capıtulo 4

TECNICAS E INSTRUMENTACION

En el presente capıtulo se daran a conocer las diferentes tecnicas que se van a ocupar para

el monitoreo de una estructura marıtima de hormigon armado.

Al igual que en los otros capıtulos, las tecnicas se separaran segun su presencia en los dife-

rentes perıodos de la vida util de la estructura.

4.1. Perıodo de Iniciacion

En el perıodo de iniciacion es necesario medir la cantidad de iones de cloro presentes en la

estructura, como a su vez la resistividad electrica del hormigon que se relaciona con la humedad

relativa de este y los potenciales electricos en el hormigon. Ademas se medira como control, la

profundidad de la penetracion de la carbonatacion.

4.1.1. Concentracion y Profundidad de los Cloruros en el Hormigon.

Para determinar los contenidos de cloruros que posee el hormigon, se pulverizara con una

broca el recubrimiento de hormigon, separando el polvo obtenido por cada 2,5 centımetros de

perforacion realizado.

Se podra ocupar alguna de las siguientes normas para el calculo del ion cloro en el hormigon.

NCh 1444/1 Of 80 “Aridos para morteros y hormigones - Determinacion de sales - Parte 1: De-

terminacion de cloruros y sulfatos”.

NCh 2281/4 Of 95 “Aditivos para hormigon - Metodo de ensayo- Parte 4: Determinacion de

contenido de cloruros”.

35


ASTM C 1218 “Water-Soluble Chloride in Mortar and Concrete”.

ASTM C 1152 “Standard Test Method for Acid-Soluble Chloride in Mortar and Concrete”.

4.1.2. Resistividad Electrica.

La resistividad electrica del hormigon es, junto con la disponibilidad de oxıgeno, uno de los

parametros del material mas influyentes en la intensidad de corrosion. Su medida es cada vez

mas empleada junto con el mapeo de potencial en el seguimiento e inspeccion de estructuras para

determinar la gravedad de los problemas de corrosion que pueden desarrollarse. (Contecvec, 2002)

La resistividad proporciona informacion acerca del riesgo de corrosion temprana, porque se ha

demostrado que existe una relacion lineal entre la intensidad de corrosion y la conductividad elec-

trolıtica, esto es, que una baja resistividad esta correlacionada con una alta intensidad de corrosion.

Es necesario tener en cuenta que la intensidad de corrosion no esta controlada unicamente

por la resistividad del hormigon, de tal forma que este parametro no puede considerarse como

el factor determinante para definir o prevenir un dano potencial en la estructura y establecer la

necesidad de aplicar tecnicas preventivas o de reparacion.

Existen tres formas diferentes de medir la resistividad:

A) Directamente en la superficie de la estructura.

B) En testigos.

C) Empleando sensores embebidos.

36


Estos tres metodos seran explicados a continuacion:

Medidas en la Superficie de la Estructura.

Existen dos metodos usados para medir la resistividad electrica en la superficie de la estruc-

tura.

1. Metodo de las Cuatro puntas. La resistividad puede medirse mediante la tecnica de Wenner.

Este metodo emplea cuatro electrodos equiespaciados y humectados con un lıquido conduc-

tor que proporciona un buen contacto con la superficie del hormigon. Se pasa una corriente

alterna conocida (generalmente con una frecuencia entre 50 y 100 Hz) entre los electrodos

externos y se mide la diferencia de potencial entre los interiores. La resistividad se obtiene

como funcion del voltaje, intensidad y distancia entre electrodos.

ρ = 2 · π · a · Re ohm · cm (4.1)

Re = E/I (4.2)

Donde:

E = Voltaje

I = Intensidad de Corriente

a = Distancia entre electrodos

Figura 4.1: Diagrama de metodo de 4 puntas.

37


2. Metodo del disco Otra opcion para medir la resistividad esta basada en la estimacion de la

caıda ohmica de una resistencia colocada entre un pequeno disco puesto en la superficie

del hormigon y se conecta a la armadura que actua como contraelectrodo. Se aplica un

pulso de corriente o un incremento de potencial y se mide el salto instantaneo inducido en

la variable (E o I), conjugada. Es decir evalua la caıda ohmica mediante un pulso electrico.

El valor de la resistividad resulta:

ρ = 2 · φ · R (4.3)

Donde:

φ = diametro del disco en cm.

R = Caıda ohmica medida

Figura 4.2: Diagrama de metodo de disco.

38


Testigos.

Existen distintos metodos para obtener la resistividad en laboratorio a partir de testigos

extraıdos de la estructura:

Aplicacion directa de la Ley de Ohm.

Derivando expresiones matematicas para geometrıas especıficas de probetas.

A traves del calculo de la constante de celda a partir de electrolitos conocidos.

Sensores Embebidos.

Los sensores embebidos no pueden emplearse para obtener la resistividad, sino la resistencia

electrica mediante dos o cuatro electrodos de metal embebidos.

Se emplea una corriente alterna de frecuencia entre 50 y 1000 Hz. Como la resistencia es

funcion de la geometrıa, tiene que convertirse en resistividad de acuerdo a la teorıa de Wenner

o mediante calibracion empırica, utilizando lıquidos de conductividad conocida en elementos de

geometrıa similar.

Cada sensor esta formado por varios anillos de acero inoxidable alternados con anillos de

plastico aislantes. Los que estan conectados a cables colocados en el interior del sensor de tal

forma que no afecten el hormigon circundante. Los huecos del electrodo se rellenan con resina

epoxica. La medida de la resistencia puede determinarse para cada anillo mediante un factor de

transferencia especıfico del sensor. El contenido de humedad y su distribucion pueden determinarse

de forma indirecta midiendo la resistencia electrolıtica del hormigon en funcion de la profundidad.

Criterios de Evaluacion.

La practica ha demostrado que se puede ocupar como un criterio general: (CYTED, 2000)

ρ > 200 kΩ· cm Poco riesgo

200 > ρ > 10 kΩ· cm Riesgo moderado

ρ < 10 kΩ· cm Alto Riesgo

39


4.1.3. Medicion de Potenciales.

La medicion de potenciales se realiza segun los siguientes pasos:

1. Seleccionada la superficie a evaluar debe tenerse libre acceso a una seccion de la armadura de

refuerzo del hormigon. En caso de no existir, debera perforarse la estructura hasta descubrir

el acero de refuerzo. Una vez localizado, debera existir una garantıa de continuidad electrica

del acero al momento de efectuar la mediciones.

2. Limpiar la superficie seleccionada y la superficie del acero expuesto para la conexion.

3. Localizada la distribucion del acero de refuerzo, trazar sobre la superficie del hormigon unas

cuadrıculas multiples con espaciamiento entre nodos uniformes. El espaciamiento seleccio-

nado dependera de la rigurosidad de la inspeccion y de la ubicacion del refuerzo.

4. Efectuar la conexion del electrodo de referencia (Cu/CuSO4), al negativo del voltımetro. El

acero de refuerzo se conecta al positivo del voltımetro, como se indica en la siguiente figura

(ver Figura 4.3).

Figura 4.3: Medicion de potenciales de la armadura

5. Los nodos de la cuadrıcula seran los puntos de referencia para la ubicacion del electrodo para

la medicion. En estos puntos, se colocara sobre la superficie del hormigon una esponja plana

delgada, previamente humedecida para mejorar el contacto electrodo hormigon. Colocar el

electrodo sobre la esponja, efectuar y registrar la medida.

6. Elaborar un plano de la superficie y ubicar los valores resultantes de la mediciones de

potencial. Trazar las lıneas de equipotenciales correspondientes hasta elaborar un mapa de

potenciales como se indica en la Figura 4.4

40


Figura 4.4: Mapa de potenciales


Las medidas de potenciales informan sobre la probabilidad de corrosion de la armadura de

una estructura de hormigon, pero es esencial que los resultado sean correctamente interpretados

a la luz de la informacion disponible sobre las condiciones de humedad, contaminacion, calidad

del hormigon, etc.

41


A continuacion se dara un guıa referencial de las condiciones y riesgos asociados a valores de

potencial: (CYTED, 2000)

Tabla 4.1: Criterio de Valoracion de Potenciales del acero en Hormigon vs Cu/CuSO4

Condicion Potencial Observaciones Riesgo de danomV

Estado Pasivo 200 a -200 Ausencia de Cl− DespreciablepH >12.5

H2O (HR↑)Corrosion localizada -200 a -600 Cl−, O2, H2O Alto

(HR↑)Corrosion uniforme -150 a -600 Carbonatado Moderado

O2, H2O, (HR↑) Alto+200 a -150 Carbonatado

O2, H2O, (HR↓) Bajo-400 a -600 Cl− Elevado, H2O Alto

o CarbonatadoH2O (HR↑)

Corrosion uniforme < -600 ↑Cl−, ↑H2O Despreciable(sin O2)

HR = Humedad Relativa

4.1.4. Profundidad de la Carbonatacion del Hormigon.

Para la evaluacion de las posibilidades de corrosion de la armadura, es necesario medir la

profundidad a la cual la carbonatacion ha hecho decaer el nivel de pH a un nivel crıtico. Existen

dos formas de determinar la profundidad de la carbonatacion:

Se debe extraer un testigo de hormigon (perpendicular a la superficie) y rociarla por un

lıquido indicador, preferentemente fenolftaleina.

En la region basica, el indicador cambia de color a un rosa claro. La lınea entre el incoloro

y el rosa, senala la profundidad de la carbonatacion. La fractura de hormigon puede ser

obtenida a partir de un taladro. No es recomendable usar una superficie de corte porque el

Ca(OH)2 puede ser perturbado con el lıquido durante el proceso de extraccion.

Usando un taladro pequeno en donde el hormigon se va pulverizado, es necesario guardar

las porciones de acuerdo a la profundidad de su extraccion. Despues el material es mezclado

con agua y tanto las sustancias como los valores de pH son determinados.

42


Figura 4.5: Determinacion de la profundidad de carbonatacion con fenolftaleina

(Fib task Group 5.1, 2002)

4.2. Perıodo de Propagacion

En el perıodo de propagacion solo sera necesario medir la velocidad de corrosion, ya que es

esta la que controlan el tiempo de vida util que le queda a la estructura.

4.2.1. Medicion de la Velocidad de Corrosion

La velocidad de corrosion se mide a traves del metodo de resistencia de la polarizacion (RP ).

Esta tecnica electroquımica permite la medida de la velocidad instantanea de la corrosion. Cuan-

tifica la cantidad de metal por unidad de area que se corroe en un instante particular.

El metodo se basa en aplicar una pequena senal electrica al metal, como corriente, ΔI, o

voltaje, ΔE, y medir la correspondiente respuesta en voltaje o corriente. Esto es:

RP =

(ΔE

ΔI

)ΔE→0

(4.4)

Este valor de la RP se relaciona con la corrosion Icorr actual por medio de la expresion:

Icorr =B

RP

(4.5)

Donde B es una constante que, para medidas in-situ, se toma habitualmente el valor de

26mV.

La medida se puede repetir indefinidamente debido al caracter no-destrcutivo hacia el metal

y al hecho de que solo tarda unos pocos minutos en su realizacion. La medida periodica de la

RP permite el seguimiento de todo tipo de procesos de corrosion y se ha aplicado en multitud de

sistemas metal/electrolito.

(Contecvec, 2002)

43


Medida de la RP en Estructuras de Gran Tamano.

En estructuras de gran tamano no es sencillo medir la RP , debido a que el contraelectrodo

es necesariamente mucho mas pequeno que la armadura y la senal electrica aplicada tiende a

dispersarse con la distancia en lugar de distribuirse homogeneamente en una longitud fija, tal

como se muestra en la Figura 4.6

Figura 4.6: La senal aplicada a partir de un pequeno contraelectrodo tiende a desvanecerse con ladistancia. La figura ademas muestra que zonas de corrosion activas drenan mucha mas corriente que laspasivas.

Por lo tanto, en grandes estructuras, las medidas de la relacion ΔE/ΔI no da valores exactos

de la RP , sino que, solo aporta valores que se denominan de Resistencia de Polarizacion Aparente

(RappP ) que difieren, incluso en ordenes de magnitud de la RP verdadera. De esta forma, si el

metal se corroe activamente, la corriente aplicada desde el pequeno electrodo es ”drenada”muy

fuertemente por las zonas activas.

Por el contrario, si el metal esta pasivo, y la RP es alta, la corriente aplicada se dispersa

mucho mas lejos, por ejemplo unos 50 cm, a partir del punto de aplicacion.

Por lo tanto, el valor de la RP Aparente se acerca a la RP Verdadera solo en el caso de las

armadura contrayendose activamente. Cuando la armadura esta pasiva, ambos valores difieren

mucho por la relativamente elevada area polarizada en relacion a la del contraelectrodo.

Existen varios metodos para medir la RP verdadera entre los que destaca por ser el mas

usado y exacto (Contecvec, 2002) el de utilizar un anillo de guarda para confinar la senal electrica

en el area predeterminada como muestra la Figura 4.7.

Sin embargo, no todos los anillos de guarda son eficientes. Solo es capaz de confinar eficien-

temente el que usa un confinamiento modulado, es decir, controlado por dos pequenos electrodos

44


o sensores de campo entre el contraelectrodo central y el anillo.

El anillo que no es modulado no es capaz de confinar correctamente en el area predeterminada.

Figura 4.7: Principio del confinamiento modulado de la corriente (Control de anillo de guarda) por mediode los dos sensores de campo S1 y S2 situados entre el contraelectrodo central y el anillo que permitela medida correcta de la RP verdadera

Otros metodos como la medida de la llamada longitud crıtica, Lcrit (La distancia realmente

alcanzada por la senal o la longitud de barra polarizada por la corriente) o el de la “minimizacion

del error”mediante el uso de electrodos de gran tamano, presentan el inconveniente de no ser

capaces de detectar la corrosion localizada como se puede deducir de la Figura 4.6.

Dada la capacidad que tienen las zonas de corrosion activa de drenar corriente, el contra-

electrodo las detecta siempre que esten dentro del area de accion delimitada por la Lcrit lo que

dificulta posicionarlas correctamente. Por tanto, aunque el valor de la RP fuese correcto, la loca-

lizacion de las areas con corrosion es incierta.

La medida en grandes estructuras del valor de ΔE/ΔI sin ningun tratamiento matematico

para calcular el area realmente polarizada o sin el confinamiento modulado del anillo de guarda,

aporta solo valores de una RP Aparente que aporta velocidades de corrosion erroneas. Este es el

caso de las tecnicas basadas en pulsos galvano-estaticos que pueden tener errores de uno o dos

ordenes de magnitud.

45



Los valores de Icorr se han clasificado en los rangos que muestra la tabla 4.2.

Tabla 4.2: Clasificacion de niveles de velocidades de corrosion que se miden in-situ y en laboratorio

Velocidad de Corrosion Nivel de CorrosionμA/cm2 μm/ano

< 0.1 < 1 Despreciable0.1 - 0.5 1 - 5 Bajo0.5 - 1 5- 10 Moderado> 1 > 10 Alto

(Contecvec, 2002)

4.3. Instrumentacion.

En la actualidad existen una gran variedad de instrumentos para medir los parametros citados

anteriormente.

En el Apendice A se encontrara un listado de companıas que se dedican a medir diferentes

parametros en la estructura de hormigon.

A continuacion se expondran diversos instrumentos de dos diferentes companıas. La primera

se dedica al monitoreo in-situ y la segunda, al monitoreo embebido.

4.3.1. NDT James instruments INC.

NDT James instruments INC.1 tiene una gran variedad de instrumentos, siendo los mas im-

portantes para esta memoria los siguientes:

Gecor8

Este instrumento es una prueba avanzada in-situ para determinar la velocidad de corrosion

de armadura, a traves del metodo de resistencia a la polarizacion.

1Ver http://www.ndtjames.com

46


Este instrumento fue desarrollado por el Instituto Torroja IETcc en el centro de investi-

gacion espanol (www.ietcc.csic.es) y por la firma espanola GEOCISA de DRAGADOS Group

(www.geocisa.com),

Figura 4.8: Ilustracion del Gecor8.

Combina sistemas de vanguardia a base de microprocesador y tecnologıa “flash” por compu-

tadora, con las investigaciones mas avanzadas en analisis de ritmos de corrosion de barras de

refuerzo.

El Gecor 8 tiene las siguientes caracterısticas:

Un metodo rapido para representar graficamente los ritmos de corrosion de una estructura.

Una tecnica avanzada de confinacion de modulacion para un analisis preciso del ritmo de

corrosion.

Una tecnica nueva de analisis del ritmo de corrosion para usarse con estructuras muy mojadas

o sumergidas.

El metodo rapido de representacion grafica del Gecor 8, permite al ingeniero clasificar rapi-

damente las areas de una estructura, mientras que el programa incorporado de la unidad puede

analizar los datos graficamente y producir mapas de contorno de las zonas en las cuales se sospe-

cha la existencia de problemas. Esta tecnica avanzada de confinacion de modulacion ofrece una

medida precisa de la resistencia real a la polarizacion de la barra de refuerzo de acero.

Al aprovechar los avances mas recientes en los sistemas de conexion y tecnologıas de alma-

cenamiento de bases de datos, el Gecor 8 resulta ser un sistema de analisis de ritmos de corrosion

que es facil de usar, confiable, automatico e inteligente. Un sistema que puede ahorrar tiempo,

dinero, y esfuerzos a los profesionales al evaluar las estructuras para su rehabilitacion.

47


Gecor6

Este instrumento es una prueba standard in-situ para determinar la velocidad de corrosion

de armadura.

Figura 4.9: Ilustracion del Gecor6.

Mide el ritmo de corrosion y otros parametros de las barras de refuerzo. El Gecor 6 utiliza la

tecnica de resistencia a la polarizacion para determinar el ritmo de corrosion.

Esta es una medida cuantitativa de la cantidad de oxidacion en el acero al momento de

realizar la medicion. La memoria permite almacenar hasta 100 mediciones para cargarlas poste-

riormente a una computadora personal.

La humedad relativa, temperatura, potenciales de semi celda y resistividad del hormigon tam-

bien pueden medirse. El sistema pesa solo 4 kg (9 lb) y es facil de usar, portatil, y con funciones

de acceso por menu.

Carbo Detect

Este instrumento es una prueba in-situ de carbonacion.

Carbo Detect es una prueba sencilla en campo por tinte para detectar la carbonatacion. El

reactivo unico se rocıa sobre la superficie sometida a prueba. El reactivo cambia a color rosado

en hormigon sin carbonatacion y permanece incoloro cuando se rocıa sobre hormigon carbonatado.

48


Figura 4.10: Ilustracion del Carbo Detect.

Ohmcorr Meter

Este instrumento es una prueba in-situ de determinacion de resistividad del hormigon.

Figura 4.11: Ilustracion del Ohmcorr Meter.

El Corazohmio tiene dos sondas separadas 5 cm entre si, las cuales se colocan en agujeros

taladrados con una profundidad de 8 mm y llenos con gel conductor. La indicacion digital directa

de la resistividad aparece en la pantalla LCD cuando se activa el interruptor de control. Cuando

se usan juntos los instrumentos, el Corazohmio y Cormap, sirven como un sistema economico y

confiable para el diagnostico de la corrosion en hormigon reforzado.

49


Prueba de cloruro

Este instrumento es una prueba in-situ de perfil de cloruro seco o humedo en el hormigon.

Figura 4.12: Ilustracion de la prueba de cloruro.

El C-CL-2000 produce resultados en el sitio, en cuestion de minutos, que son precisos y com-

parables con las costosas pruebas en laboratorio. Mide la reaccion electroquımica de una muestra

ponderada que se coloca en un lıquido de extraccion. Ofrece automaticamente una indicacion con

compensacion de temperatura del porcentaje de cloruros en su pantalla digital. Cubre una gama

amplia: de 0,002 a 2 % de cloruro por peso.

El Sistema de Cartacorazon

Este instrumento es un analisis economico de corrosion de armadura.

Un metodo economico para identificar las zonas con corrosion segun ASTM C-876.

Un voltımetro de alta impedancia se conecta entre la barra de acero de refuerzo y un elec-

trodo de referencia de Cu-CuSO4 en la superficie del hormigon que permita hacer una medicion

del potencial de semi celda.

Esta es una medida de la probabilidad de las actividades de corrosion. Al efectuar la prueba

con una separacion fija, se puede confeccionar un retıculo de potenciales de semi celda y delinear

50


Figura 4.13: Ilustracion del Sistema de Cartacorazon.

las zonas con corrosion.

CorMap II

Este instrumento es una prueba in-situ de medicion de potencial avanzado de semi-celda.

Figura 4.14: Ilustracion del Sistema de CorMap II.

Sistema avanzado para la adquisicion y analisis de los datos del potencial de corrosion, que

permite al usuario identificar rapidamente in-situ las zonas de probable corrosion.

51


4.3.2. Force Technology.

Force Technology2 tiene una gran variedad de instrumentos embebidos, siendo los mas im-

portantes para esta memoria, los siguientes:

CorroRisk

La prueba de CorroRisk ha sido desarrollada para estructuras de hormigon existentes. Esta

prueba asegura que la corrosion del acero de refuerzo puede ser predecida un buen tiempo antes

de la iniciacion. El planeamiento para una necesaria mantencion puede ser optimizada y los resul-

tados son un bajo costo de reparacion y bajas obstrucciones de trafico.

La prueba de CorroRisk es recomendado para ser usada en todo tipo de estructuras de hor-

migon, especialmente en aquellas que estan situadas en ambientes agresivos y donde la inspeccion

visual es difıcil.

Figura 4.15: Ilustracion de la Prueba CorroRisk.

La prueba CorroRisk consiste en una version standard de 4 a 8 medidas de electrodos y un

electrodo combinado. Los electrodos son hechos del mismo material que el refuerzo, y el electro-

do combinado consiste en una red de titanium y un electrodo de referencia (ERE20)que ha sido

2Ver http://www.forcetechnology.com/en

52


desarrollado de manera temprana para su uso en estructuras de hormigon.

Se descubre la corrosion inicial cuando los valores del umbral de los potenciales o la corriente

se han excedido.

El potencial de equilibrio se mide entre el electrodo combinado y los electrodos individuales

en la cubierta de hormigon.

Figura 4.16: Ilustracion de la Prueba CorroRisk dentro de la estructura.

CorroWatch

El CorroWatch actua como sistema de deteccion temprana para predecir las etapas iniciales

de la corrosion en las estructuras de hormigon. Se coloca dentro de este, normalmente en estruc-

turas nuevas. El sensor puede medir la mayorıa de los parametros relevantes de la corrosion.

Para predecir cuando el refuerzo se comenzara a corroer, la corriente entre los anodos y el

catodo se mide con un voltımetro o un procesador de datos especialmente disenado. Cuando la

corrosion comienza, la corriente aumentara perceptıblemente.

53


Figura 4.17: Ilustracion de la Prueba CorroWatch.

ERE 20

ERE 20 es un electrodo de referencia durable en la vida de la estructura, que se puede colocar

en el hormigon para comprobar la proteccion catodica y para supervisar el estado de la corrosion en

el acero de refuerzo o para predecirla. Normalmente se coloca en estructuras nuevas de hormigon

colado, pero el electrodo puede tambien ser instalado en estructuras existentes.

Figura 4.18: Ilustracion del ERE 20.

54


El potencial de ERE 20 es virtualmente independientes de cambios en las caracterısticas quımi-

cas del hormigon. Puede, por lo tanto, ser utilizado en hormigon mojado o seco, que esta expuesto

a los cloruros o a la carbonatacion.

De acuerdo con la tecnologıa probada de la baterıa, ERE 20 es una semi celda, usando un

electrodo de dioxido de manganeso en la cubierta de acero con un gel alcalino, cloruro-libre. La

cubierta de acero se hace de un material resistente a la corrosion.

El pH del gel corresponde al del agua de poro en hormigon normal, ası que los errores debido

a la difusion de iones a traves de los poros se eliminan.

GalvaPulse

GalvaPulse es una rapida tecnica no destructiva de polarizacion para la evaluacion de la

velocidad de corrosion del acero de refuerzo, tan bueno como los potenciales de semi celda. El

GalvaPulse es un sistema ligero provisto de baterıas para una optima portabilidad y fue disenado

para ser usado por un hombre.

Figura 4.19: Ilustracion del GalvaPulse.

55

Capıtulo 5

METODOLOGIA DE MEDICION

En los capıtulos anteriores se han descritos los dos perıodos principales que tiene la vida util

de una estructura, destacando principalmente el proceso de corrosion asociado a la penetracion

de iones de cloro.

En este capıtulo, se expondra la metodologıa de medicion de los parametros ya mencionados,

estableciendo el lugar de medicion, la frecuencia asociada, los registros y los calculos asociados,

para mantener un orden claro del analisis de la estructura.

Para realizar una metodologıa de medicion es necesario elaborar un ficha con la descripcion

y los antecedentes de la estructura.

Con respecto a la descripcion de la estructura se debe establecer los datos generales de la

estructura, como el tipo de estructura, fecha de construccion, croquis general de la estructura.

A su vez, se debe caracterizar las propiedades de los materiales (resistencias, dosificaciones,

relacion A/C, uso de aditivos, etc.).

Con respecto a los antecedentes de la estructura, es necesario establecer la fecha de la puesta

en servicio, anomalıas observadas durante la construccion y anteriormente observadas, inspeccio-

nes realizadas, reparaciones realizadas.

En el Apendice B se podran encontrar estos dos formularios.

Es necesario recopilar antecedentes del medio ambiente, tal que su informacion que per-

mita caracterizar su agresividad. Es fundamental describir la forma en que interactua el medio

con la estructura marıtima, para de poder determinar y calificar la intensidad de dicha interaccion.

Para realizar las mediciones, es indispensables zonificar la estructura, con el objetivo de iden-

56


tificar los sectores en los cuales se puede producir una mayor evolucion de los deterioros.

En la siguiente seccion se expondra la forma en la que se puede realizar la zonificacion de

una estructura.

5.1. Zonificacion.

En esta etapa, es necesario realizar una division de la estructura en zonas de acuerdo a ciertas

caracterısticas y condiciones que sean representativas dentro del conjunto de la estructura.

Los puntos de muestreo seran identificados en cada zona, de manera que la evaluacion con-

sidere y enmarque cada situacion particular.

Se sugieren (CYTED, 2000) los siguiente criterios basicos, los que tratan de tener una zo-

nificacion basada en facilitar la determinacion de las causas que han originado los danos y como

estos se desarrollaran a traves de tiempo.

Diferenciar las zonas con distintas exigencias estructurales/mecanicas.

Identificar las caracterısticas originales del hormigon.

Diferenciar las zonas sometidas a distintos medios (agresivos principalmente).

Establecer grados de deterioro en el hormigon y en las armaduras.

Estableciendo esta subdivision, resulta muy util realizar una subdivision mas especifica de

estas zonas. La terminologıa a emplear no esta universalmente definida; sin embargo, es de practica

comun la aplicacion de la siguiente clasificacion:

(CYTED, 2000)

Elemento o Componente: Parte de la estructura sometida a una exigencia estructural especıfi-ca, tal como vigas, losas, pilares, paredes, cimentaciones.

Lote: Conjunto de elementos o componentes fabricados con las mismas caracterısticas y en lasmismas condiciones.

Fraccion: Subconjunto de elementos o componentes de un lote sometidos a un mismo medio.

57


Muestra: Conjunto de probetas extraıdas de (o de mediciones efectuadas en) los componenteso elementos seleccionados como representativos de un lote. El tamano de la muestra esvariable, dependiendo principalmente de las dimensiones de la estructura y de la magnituddel problema.

Sera necesario dejar un registro de la zonificacion y la subdivision realizada confeccionando

un croquis general de estas.

Dada esta zonificacion se realizara un examen visual de la estructura, para poder determinar

en que perıodo de vida util se encuentra.

5.1.1. Examen Visual de la Estructura.

En este examen visual es necesario revisar completamente la estructura estableciendo si los

elementos presentan las mismas caracterısticas, o si existen diferencias por causas locales. Es

necesario realizar un examen diferenciado de los elementos estructurales registrando todos los

signos aparentes de corrosion como son:

Manchas de oxido: color, extension y curso.

Fisuras: Ubicacion, direccion y dimensiones.

Zonas de desprendimiento del recubrimiento del hormigon con o sin exposicion de la arma-dura.

Degradacion del hormigon.

Cualquier otra senal que pueda constituir un indicativo de algun agente externo.

En la tabla 5.1 propuesta por el ACI (ACI Committee 364, 1993) se presenta una tipificacion

de danos y una clasificacion segun codigos e informacion adicional relevante.

58


Tab

la5.

1:In

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cion

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det

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ro.

59


Es importante elaborar un amplio registro fotografico, que acompane las observaciones y en

ciertos casos, el uso de binoculares para poder registrar zonas alejadas de difıcil acceso para una

observacion mas directa.

Con esta informacion se establecera que zonas de la estructura se encuentran en un proceso

de iniciacion y en que zonas en un perıodo de propagacion, siendo la separacion de ambas la clara

presencia de corrosion.

5.2. Perıodo de Iniciacion.

Si la zona se encuentra en su perıodo de iniciacion, sera necesario realizar los siguientes

mediciones:

Concentracion del ion cloro a diferentes profundidades.

Resistividad del Hormigon.

Mapa de potenciales.

Profundidad de frente de Carbonatacion.

La explicacion de cada uno de ellos se encuentra en el Capıtulo 4.

5.2.1. Lugares de medicion y cantidad de ensayos.

Con respecto a los lugares de medicion, estos seran establecidos de acuerdo a la zonificacion

y subdivision realizada en la estructura.

Concentracion del ion cloro a diferentes profundidades. Para ensayos de concentracion de

iones de cloro se realizaran 3 mediciones aleatorias por zona .

Resistividad del hormigon y mapa de potenciales. Para ensayos de resistividad electrica del

hormigon y de potenciales se considerara por zona una grilla de 25 puntos, con un espacia-

miento de un metro entre cada par de puntos.

La ubicacion de la grilla sera de manera aleatoria dentro de cada zona.

60


Profundidad de frente de Carbonatacion. Para la pruebas de penetracion del frente de car-

bonatacion se tomara una medicion por zona.

5.2.2. Frecuencia de mediciones.

La frecuencia de medicion de cada uno de los parametros nombrados anteriormente se rea-

lizara cada 5 anos, hasta que se registren mediciones de concentracion del ion cloro mayores a

1.8%, con respecto a la masa de cemento, en ese lımite se empezaran a tomar mediciones anual-

mente.

Cuando la prediccion sobre el termino de la etapa de propagacion este por concluir (2 anos

de anticipacion), la frecuencia de medicion se aumentara a semestralmente, y en ella tambien se

realizaran medidas de velocidad de corrosion (ver Seccion 5.3).

5.2.3. Calculos sobre resultados obtenidos.

En primera instancia se verificara el umbral de concentracion de iones cloro, con respecto la

relacion de doble naturaleza presentada en el Capıtulo 2, en la cual se establece la relacion de

potenciales medidos en la estructura, y la concentracion de iones cloro que inducen la despasiva-

cion.

Los resultados obtenidos se ajustaran a los modelos mencionados en el Capıtulo 3 y se reali-

zaran proyecciones sobre el termino del perıodo de iniciacion del deterioro por corrosion.

Estos modelos seran corregidos en cada medicion y se iran calculando curvas del coeficiente

de difusion variable para ası obtener, un modelo que se ajuste al comportamiento en la estruc-

tura analizada y con ello se pueda predecir de manera confiable el termino del proceso de iniciacion.

Es importante que las mediciones sean significativas a la realidad de la zona.

La mediciones realizadas por zona se promediaran para ajustarlas al modelo, para obtener un

modelo por zona.

Para cada medicion se debe tener un registro fotografico del lugar especifico donde se realizo,

61


ademas sera necesario senalar en el croquis general de la estructura los puntos donde se tomaron

las mediciones.

En el Apendice B se encontraran los registros que se deben llevar para un correcto manejo

de los datos.


Si la zona se encuentra en su perıodo de propagacion, sera necesario realizar solo mediciones

de velocidad de corrosion.




Para la medicion de la velocidad de corrosion se considerara por zona dos grillas de 25 puntos,

con un espaciamiento de medio metro entre cada par de puntos. La ubicacion de las grillas se

realizara de manera aleatoria dentro de cada zona.


La frecuencia de medicion que se tendra para el parametro de velocidad de corrosion sera tri-

mestralmente, debido a que los factores que lo controlan varıan facilmente en las diferentes

estaciones del ano.


Los resultados obtenidos trimestralmente se ajustara al modelo mencionado en el Capıtulo 3,

para la estimacion del termino de la vida util de la estructura. A su vez, se proyectara el tiempo

en el cual la barra pierda el 90 % de su seccion, segun la Ecuacion 3.19, del Capıtulo 3.

62


Estas predicciones seran ajustados trimestralmente.


La mediciones realizadas por zona se promediaran para ajustarlas al modelo, para obtener un

modelo por zona.



las mediciones.

En el Apendice B se encontrara el registro que se deben llevar para un correcto manejo de

los datos.

5.4. Sensores Embebidos

Para estructuras marıtimas de hormigon armado que no se han construido se pueden utilizar

sensores embebidos, los cuales son sujetados a la armadura antes de que el hormigon sea colocado.

Para posicionar estos sensores se debe subdividir la estructura como se trato en secciones

anteriores, segun la agresividad del ambiente, tipologıa estructural, etc. Y se aplicara la misma

metodologıa descrita anteriormente.

5.5. Correccion de Deterioros

Si en los resultados obtenidos en los ensayos realizados a la estructura se puede concluir que

esta se encuentra en su estado de vida residual o que alguna zona se encuentra en ese estado,

sera necesario repararla, si es que la vida util proyectada no se ha cumplido. Para ello se reco-

mienda ver el Apendice D.

Sera necesario evaluar la reparacion para constatar que esta se realizo de manera eficiente y

que el problema fue solucionado.

63

Capıtulo 6

APLICACION PRACTICA

Uno de los objetivos de este estudio es realizar una aplicacion practica de los diferentes temas

que se han desarrollado. Esta se realizara en el Puerto Angamos y para ello se planteara un plan

de monitoreo para la mantencion de esta estructura, siguiendo las metodologıas presentadas.

6.1. Descripcion del Proyecto Puerto Angamos.

El Puerto Angamos se encuentra situado en la bahıa de Mejillones, a 65 km al norte de An-

tofagasta. Presenta excelentes condiciones marıtimas por su amplitud, profundidad de sus aguas

y su proteccion natural de los vientos y mareas del sur (ver Figura 6.1).

El Gobierno de Chile encargo a Complejo Portuario Mejillones S.A. (CPM) la preparacion

de un proceso de licitacion internacional con el objeto de adjudicar una concesion para que un

consorcio privado lo construyera, operara y comercializara por 30 anos (prorrogables).

El contrato BOT fue adjudicado a Companıa Portuaria Mejillones S.A., PUERTO ANGA-

MOS. Companıa Portuaria Mejillones S.A., es un consorcio formado por Inversiones Cosmos Ltda.,

tambien conocida como Grupo Ultramar, Inversiones y Construcciones Belfi Ltda., e Inversiones

Portuarias Norte Grande S.A.

El perıodo de ejecucion de la obra fue desde Diciembre 2001 hasta Marzo 2004.

De acuerdo a la metodologıa planteada en el Capıtulo 5 se expondra una descripcion de la

estructura y los antecedentes de esta.

64


6.2. Descripcion de la estructura.

La estructura es un puerto ubicado en la zona II Region de Chile, situado en la bahıa de

Mejillones, a 65 km de Antofagasta.

Los componentes principales del puerto son una losa de hormigon armado, la cual presenta

problemas de fisuracion.

Bajo la losa de hormigon armado existen vigas distanciadas 6 m y perpendiculares a estas,

vigas a 3,05 m.

Como sostenimiento existen pilotes de acero.

En la siguiente figura se presentan una vista panoramica del puerto:

Figura 6.1: Vision panoramica del puerto.

(Google Earth, beta)

65


A continuacion se podra observar el formulario de descripcion de la estructura:

FORMULARIO DE DESCRIPCIÓN Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURA

Datos Generales de la Estructura

Tipo de Estructura

EdificaciónPuenteMuelleMuro de ContenciónTanque de AlmacenamientoPlataforma PetroleraOtro _________________

OOOOOOO

Descripción básica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fecha de Construcción: _____________________________Uso General de la estructura: ______________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________

Croquis de Ubicación, fachada, orientación.

Datos Particulares de la Estructura

Propiedades de los materiales.

Tipo de Cemento: _____________ Tipo de Agua: ______________Naturaleza de Áridos: __________________

Diseño del concretoResistencia característica a la compresión: ___________________________________________Dosificación en cemento: _________________ Dosificación en Áridos: ________________Relación A/C: __________________ Uso de Aditivos: _____________________

Propiedades de los materiales.O En obra O PrefabricadoO Hormigón reforzado O Pretensado O Postensado

X

Diciembre 2001 hasta Marzo 2004

Potable

X

La estructura es principalmente un tablerode hormigón armado de 40 cm de espesor.La losa es sostenida en vigas transversalesdistanciadas 6 m y 3,05 m .Posee pilotes de acero.

Descarga de contai rners desde barcos lo que impl icaciclos de carga y descarga

N

0,4

66


6.3. Antecedentes de la Estructura.

Como primer antecedente es necesario establecer la secuencia que tuvo la construccion del

puerto. Para ello se mostraran las imagenes que indican, de manera sencilla, su construccion:

Figura 6.2: Construccion Fase 1


67




Ademas se tienen los siguientes antecedentes de la estructura:

Hormigon in-situ.

Aproximadamente a un ano de iniciada la obra se detectan fisuracion en las losas.

La constructora Belfi encarga en Junio de 2004 realizar una visita de inspeccion a IDIEM y

68


DECON, lo que dio por resultado un primer informe sobre la naturaleza e importancia de

la fisuracion existente y se proponen soluciones de reparacion.

Las soluciones de inyeccion de grietas y recubrimiento de la superficies del tablero con

materiales de sello de alta calidad se implementan a fines del 2004.

En visita efectuada por los consultoras ARA Ingenierıa en Octubre de 2005 para la recepcion

definitiva de la Obra, se detecto la existencia de fisuras permeables en el tablero.

Para testificar esta situacion, Belfi encargo a IDIEM realizar una segunda visita de inspeccion

que incluyo una evaluacion de los aspectos relacionados con la durabilidad de la estructura.

El un resumen del informe entregado por el IDIEM (Informe N◦374.088), se encuentra en

el Apendice C

A continuacion se podra observar el formulario de descripcion y antecedentes de la estructura.

69


FORMULARIO DE DESCRIPCIÓN Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURÁIS

Historia de Vida en Servicio de la Estructura

Fecha de puesta en servicio: _______________Resistencia de hormigón a la compresión en obra: ___________________Anomalías observadas durante la construcción:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anomalías anteriormente detectadas:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ensayos y mantenimiento:

Inspecciones rutinarias: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ensayos Particulares : _________________________________________________________________________________________________________________________________________

Reparaciones.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Información Adicional.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fecha: ______________Elaborado por: _____________________________________Nombre de la Institución: _____________________________

H-35

Se han realizado reparaciones del agrietamiento, rellenando éstas con un producto epóxico

Marzo 2004

Se han realizado ensayos de penetración del ion de cloro, y penetración defrente de carbonatación

Federico DelfínIDIEM

Fisuración predominante transversal, que incluye tanto fisuras superficiales que no sobrepasanmás allá de la armadura superior de las losas, como otras que comprometen todo elespesor de las mismas.Probelmas con los Aridos.Calidad del cemento utilizado.

70


6.4. Antecedentes del Medio.

La estructura se encuentra en contacto directo con el mar. Ademas, en la zona geografica

donde esta apostada la estructura se produce el fenomeno climatico denominado “camanchaca”,

la que se intensifica en las estaciones de verano y primavera. Esta brisa marina genera una mayor

humedad en la estructura, que facilita la corrosion.

Por la ubicacion del Puerto, este presenta una proteccion natural contra las marejadas y

vientos del sur.

El clima en Mejillones es templado todo el ano con temperaturas mınimas en invierno de 9◦

a 12◦ C y las maximas en verano de 24◦ a 26◦ C. La temperatura promedio anual es de 17,5 oC.

La velocidad maxima del viento es de 20 nudos y la direccion mas frecuente es del Norte y

del Sur-Suroeste.

6.5. Zonificacion segun Vulnerabilidad a la accion marina.

La zonificacion primaria que se presenta esta basada en la siguientes condiciones:

Zona 0 Es la zona en la cual pueden eventualmente, recibir salpicaduras producto del oleaje.

Zona 1 Sector donde existe humedad salina.

Zona 2 Zona no expuesta directamente a la humedad salina.

Zona 3 Region sin contacto con humedad salina.

A continuacion en las Figuras 6.6 y 6.7 se presenta una planta y un corte con la zonificacion

que se propone para el tablero del Muelle Mejillones del Puerto Angamos.

71


Figura 6.6: Zonificacion del Tablero del Muelle Mejillones (vista aerea).

72


Figura 6.7: Zonificacion del Tablero del Muelle Mejillones (corte).

En el caso de la losa la zona 1 o de borde de mas de 2 m de ancho, la zona 2 faja interior

del tablero de aproximadamente 30 m de ancho.

Los elementos estructurales del tablero por su cara expuesta al mar se consideran en zona 0.

6.6. Analisis Estado de la Estructura.

Se analizara la estructura teniendo los datos iniciales aportados por el informe del IDIEM

N◦374.088.

6.6.1. Estimacion de la Velocidad de Avance del Frente de Carbonatacion

Se analizara la velocidad con que la carbonatacion ha penetrando en la estructura (tablero).

Para ello se usara el modelo de la raız considerara un promedio de los resultados que se obtuvieron

en los testigos.

73


Profundidad promedio de penetracion (Nov 2005): 0.81 cm.(por testigos extraıdos en la

superficie superior del tablero, zona 2)

Termino de la obra: Mar 2004.

Perıodo de exposicion : 2.5 anos.

Prof = V · √t (6.1)

0,81 = V ·√

2,5 (6.2)

V =0,81√

2,5(6.3)

V = 0,513 cm/ano1/2 (6.4)

Considerando el recubrimiento nominal de 6.5 cm, se puede obtener el tiempo requerido para

que el frente de carbonatacion llegue a la armadura.

Prof = V · √t (6.5)

6,5 = 0,513 · √t (6.6)√

t =6,5

0,513(6.7)

√t = 12,67 (6.8)

t = 160anos (6.9)

74


6.6.2. Estimacion de la Velocidad de Avance del Frente de cloruros

Con respecto a la velocidad de penetracion del frente de cloruros, se aplica el modelo general

de difusion mostrado en el Capıtulo 3, (Ec: 3.1).

Es necesario establecer un sistema de ecuaciones para poder obtener las variables DCL− y

CSA para ello se considerara:

Tabla 6.1: Calculo de variables DCL− y CSA

Variable Ec 1 Ec 2

C(x, t) 0,47 0,2Ci 0,2 0,2

X cm 1,25 3,75t ano 2,5 2,5

Resolviendo la ecuacion en Software Maple 9.5 (Waterloo Maple Inc., 2004) se obtiene:

DCL− = 0, 0105cm2/ano

CSA = 5, 667x106

Y calculando el tiempo para la concentracion lımite de 2,2 % de Cl− con respecto a la masa de

cemento (Bamforth, P.B. and Price W.F., 1996), para una profundidad de recubrimiento nominal

de 6,5 cm, se obtiene:

t = 77, 69 anos

75


6.6.3. Ensayos a realizar.

Dado que la estructura se encuentra en su perıodo de iniciacion se tomaran ensayos de:

Concentracion del ion cloro a diferentes profundidades.

Resistividad del Hormigon.

Mapa de potenciales.

Profundidad de frente de Carbonatacion.

Velocidad de corrosion. (*)

(*) Se Tomaran ensayos de velocidad de corrosion para analizar que sucede en la zona de

agrietamiento.




Concentracion del ion cloro a diferentes profundidades. Para ensayos de concentracion de

iones cloro se realizaran 3 mediciones aleatorias por zona .

Resistividad del hormigon. Para ensayos de resistividad electrica del hormigon y de potenciales

se considerara por zona una grilla de 25 puntos, con un espaciamiento de un metro entre

cada par de puntos. La ubicacion de la grilla sera de manera aleatoria dentro de cada zona.

Mapa de potenciales. Se tomaran mapas de potenciales al igual como se realizara con la re-

sistividad de hormigon. Ademas se realizara un mapeo mas especıfico sobre las zonas de

agrietamiento, que permita medir como varıa el potencial en las zonas que presentan este

tipo de deterioro.

Para ello se realizara mediciones segun se indica en la Figura 6.8.

Velocidad de corrosion. Se tomaran medidas de velocidad de corrosion segun la ubicacion dada

en la Figura 6.8

Las mediciones indicadas en la figura se realizara considerando 5 gritas distanciadas apro-

ximadamente 1 m, que es lo que registro en el informe del IDIEM.

76


Figura 6.8: Ensayo en agrietamiento.

Profundidad de frente de Carbonatacion. Para la pruebas de penetracion del frente de car-

bonatacion se tomara solamente una medicion por zona.


Las mediciones de cada uno de los parametros nombrados anteriormente se realizara cada

5 anos, hasta que se registren mediciones de concentracion del ion cloro mayores a 1.8%, con

respecto a la masa de cemento, en ese lımite se empezaran a tomar mediciones anualmente.



realizaran medidas de velocidad de corrosion.


En primera instancia se verificara el umbral de concentracion de iones cloro, con respecto la

relacion de doble naturaleza presentada en el Capıtulo 2, en la cual se establece la relacion de

potenciales medidos en la estructura, y la concentracion de iones cloro que inducen la despasiva-

77


cion.

Los resultados obtenidos se ajustaran los modelos mencionados en el Capıtulo 3 y se reali-

zaran proyecciones sobre el termino del perıodo de iniciacion del deterioro por corrosion.

Estos modelos seran ajustados despues de cada medicion y se iran calculando curvas del

coeficiente de difusion variable, para obtener un modelo que se ajuste a la estructura analizada y

se pueda predecir de manera confiable el termino del proceso de iniciacion.

Con respecto a las mediciones de velocidad de corrosion, se analizaran los resultados (ver

Tabla 4.2) con la finalidad de ver si se esta produciendo corrosion en la zona donde se encuentra

la grieta y si esta se traslada hacia otros lugares de la barra.

Si existen velocidades de corrosion sera necesario ajustar los modelos del perıodo de propa-

gacion para estos casos puntuales.


La mediciones realizadas por zona se promediaran para ajustarlas al modelo, de tal manera

de tener un modelo por zona.



las mediciones.

En el Apendice B se encontraran los registros que se deben llevar para un correcto manejo

de los datos.



realizaran medidas de velocidad de corrosion, como se indicara en la siguiente seccion.


Si la zona se encuentra en su perıodo de propagacion, sera necesario realizar solo mediciones

de velocidad de corrosion.

78





Para la medicion de la velocidad de corrosion se considerara por zona dos grillas de 25 puntos,

con un espaciamiento de medio metro entre cada par de puntos. La ubicacion de las grillas se

realizara de manera aleatoria dentro de cada zona.


La frecuencia de medicion que se tendra para el parametro de velocidad de corrosion sera tri-

mestralmente, debido a que los factores que lo controlan varıan facilmente en las diferentes

estaciones del ano.


Los resultados obtenidos trimestralmente se ajustara al modelo mencionado en el Capıtulo 3

para la estimacion del termino de la vida util de la estructura. A su vez se proyectara el tiempo

en el cual la barra pierda el 90 % de su seccion, segun la Ecuacion 3.19, del Capıtulo 3.

Estas predicciones seran ajustados trimestralmente.


La mediciones realizadas por zona se promediaran para ajustarlas al modelo, de tal manera

de tener un modelo por zona.



las mediciones.

79


En el Apendice B se encontrara el registro que se deben llevar para un correcto manejo de

los datos.

6.8. Correccion de Deterioros

Si en los resultados obtenidos en los ensayos realizados a la estructura se puede concluir que

esta se encuentra en su estado de vida residual o que alguna zona se encuentra en ese estado,

sera necesario repararla, si es que la vida util proyectada no se ha cumplido. Para ello se reco-

mienda ver el Apendice D.

Sera necesario evaluar la reparacion para constatar que esta se realizo de manera eficiente y

que el problema fue solucionado.

80

Capıtulo 7

CONCLUSIONES

1. La metodologıa desarrollada para medir parametros asociados a los fenomenos de deterioros

por corrosion de las armaduras cumple con el objetivo de detectarlos en su etapa inicial e

implementar las medidas preventivas o correctivas que aseguren la vida util proyectada de

la estructura, teniendo como base el monitoreo de las siguientes propiedades:

Caracterısticas fısicas y mecanicas del hormigon que rodea a la armadura, particular-

mente permeabilidad y fisuracion.

Registro de la evolucion de los parametros asociados a los deterioros en las estruc-

turas marıtimas desde su puesta en servicio, gracias a la tecnologıa existente, lo que

contribuye a una temprana toma de decisiones sobe tratamientos de mantencion a

aplicar.

2. Los factores que se consideran en esta metodologıa de monitoreo comprende lo siguiente:

Analisis de los antecedentes de la estructura (calidad del hormigon, espesores de re-

cubrimiento, anomalıas anteriormente detectadas, ensayos, mantenimiento, reparacio-

nes.)

Los parametros iniciales que son necesarios aplicar a los modelos de deterioro (con-

centracion de ion cloro a diferentes profundidades, profundidad del frente de carbona-

tacion, velocidades de corrosion, etc).

Mediciones periodicas de los parametros con una frecuencia variable segun velocidad

de avance de los fenomenos (durante la etapa de iniciacion: cada 5 anos hasta cumplir

con una concentracion lımite de 1.8 %, en dicho instante se empezaran a realizar me-

diciones anualmente; en la etapa de propagacion se realizaran inspecciones y registros

trimestrales de los parametros).

81


3. En cuanto a la operatoria del monitoreo se puede senalar:

La zonificacion presentada en primera instancia puede ser modificada segun los re-

sultados obtenidos en los ensayos, ya sea, por semejanza de resultados en diferentes

areas, o por discrepancias obtenidas en una misma zona.

Para observar y analizar la evolucion de los deterioros que experimenta la estructura,

es necesario mantener un registro fotografico completo de las zonas y de los lugares

en los cuales se realizaron las mediciones.

Para asegurar la vida util de la estructura cada reparacion realizada debe ser verificada

por medio de los ensayos pertinentes.

Para facilitar el acceso a los datos y a la evolucion de la estructura, se debe representar

en un plano general de esta, las zonas, los ensayos, los resultados y las correcciones

realizadas.

82

Referencia

ACI Committee 364 (1993) , Guide for Evaluation of concrete Structures Prior to Rehabilitation

Andrade, C. (2002) , Vida util de estructuras de hor-

migon armado, Recuperado el 4 de diciembre de 2006, de

http://www.construir.com/Econsult/Construr/Nro68/vidautil estructuras/vidautilok.htm

Bamforth, P.B. and Price W.F. (1996) , An International Review of Chloride Ingress into Structural

Concrete, Report No1303/96/9092

BRIME (Bridge Management in Europe) (2001) , EU-project, Deliverable D14, Final Report

Contecvec (2002) , Manual de evaluacion de estructuras afectadas por corrosion de la armadura

p. 152

CYTED (2000) , Manual de inspeccion, evaluacion y diagnostico de corrosion en estrcuturas de

hormigon armado p. 208

European Committe for Standardization (1991) a, Eurocode 1: Actions on structures

European Committe for Standardization (1991) b, Eurocode 2: Desing of concrete structures

Federal Highway Administration (2000) , Materials and Methods for Corrosion Control of Rein-

forced and Prestressed Concrete Structures in New Construction p. 76

Federal Highway Administration Research and Development (2002) , Development of a Model

Health Monitoring Guide for Major Bridges p. 269

Fib task Group 5.1 (2002) , Monitoring and Safety Evaluation of Existing Concrete Structure p.

274

Google Earth (4.0.2091(beta)) , Google Earth

Isis Canada (2001) , Guidelines for Structural Health Monitoring p. 127

Martin-Perez, B.; Lounis, Z. (2003) , Numerical modelling of service life of reinforced concrete

structures p. 10

Matild, J (2003) , On the durability of cemento-based match repairs of Finnish concrete facades

and balconies

Montani, R. (2000) , La carbonatacion, enemigo olvidado del concreto (Instituto Mexicano del

Cemento y del Concreto, A.C. ) p. 1

83


NACE (1990) , STANDARD RPO290-90 Cathodic protection of Reinforcing Steel in Atmosphe-

rically Expose Structures

NORECON (Nordic Network on Repair and Maintenance of Concrete Structures) (2004) , Task

T2 - Repair methods p. 176

REHABCON (2004) , Strategy for maintenance and rehabilitation in concrete structures, ANNEX

M Qualitative evaluation p. 20

Standard No EN 12696 (2000) , Cathodic proctection of steel in concrete

Standard No EN 1504-10 (2003) , Products and systems for the protection and repair of concrete

structures. Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity - Part 10:

Site application of products and systems and quality control of works

Standard No EN206-1 (2000) , Concrete. Specification, performance, production and conformity

p. 74

Standard No prEN 1504-2 (2003) , Products and systems for the protection and repair of concrete


Surface protection systems



Structural and non-structural repair



Structural bonding



Concrete Injection



General principles for use of products and systems

Torres A., Andres y Martinez M., Migue (2001) , Diseno de estrucutras de concreto con criterios

de durabilidad. p. 77

Waterloo Maple Inc. (2004) , Maple 9.5

84

Apendice A

LISTADO DE COMPANIAS

A continuacion se presenta un listado de companıas en las cuales se pueden adquirir los

diversos instrumentos para realizar las mediciones:

Companıa: ACM Instruments

Sitio Web: http://www.acminstruments.com/

Pais de Origen: EE.UU.

Companıa: CC Technologies

Sitio Web: http://www.cctechnologies.com/products/index.htm


Companıa: CMT Instruments Limited

Sitio Web: http://www.cmtinstruments.com/

Pais de Origen: Reino Unido

Companıa: Cormon

Sitio Web: http://www.cormon.com/products/er lpr.aspx

Pais de Origen: Reino Unido

Companıa: Force Technology

Sitio Web: http://www.forcetechnology.com/en/Menu/Products+and+Concepts/

Products/051219 concretemonitoringandequipment.htm

Pais de Origen: Dinamarca

85


Companıa: James Instruments Inc.

Sitio Web: http://www.ndtjames.com/spanish/index.html


Companıa: Korosi Specindo.

Sitio Web: http://www.korosispecindo.com/catalogue.php

Pais de Origen: Indonesia

Companıa: Metal Samples

Sitio Web: http://www.alspi.com/corrosion.htm


Companıa: Qualitest

Sitio Web: http://www.worldoftest.com/concretendt.htm#4


Companıa: Rohrback Cosasco Systems

Sitio Web: http://www.rohrbackcosasco.com/


86

Apendice B

LISTADO DE FORMULARIOS

En las siguientes paginas se expondran diferentes formularios que seran utiles para realizar

una buena inspeccion.

87


FORMULARIO DE DESCRIPCIÓN Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURA

Datos Generales de la Estructura

Tipo de Estructura

EdificaciónPuenteMuelleMuro de ContenciónTanque de AlmacenamientoPlataforma PetroleraOtro _________________

OOOOOOO

Descripción básica

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fecha de Construcción: ____________Uso General de la estructura: ______________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________

Croquis de Ubicación, fachada, orientación.

Datos Particulares de la Estructura

Propiedades de los materiales.

Tipo de Cemento: _____________ Tipo de Agua: ______________Naturaleza de Áridos: __________________

Diseño del concretoResistencia característica a la compresión: ___________________________________________Dosificación en cemento: _________________ Dosificación en Áridos: ________________Relación A/C: __________________ Uso de Aditivos: _____________________

Propiedades de los materiales.O En obra O PrefabricadoO Hormigón reforzado O Pretensado O Postensado

(CYTED, 2000)

88


FORMULARIO DE DESCRIPCIÓN Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURAS

Historia de Vida en Servicio de la Estructura

Fecha de puesta en servicio: _______________Resistencia de hormigón a la compresión en obra: ___________________Anomalías observadas durante la construcción:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Anomalías anteriormente detectadas:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ensayos y mantenimiento:

Inspecciones rutinarias: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ensayos Particulares : _________________________________________________________________________________________________________________________________________

Reparaciones.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Información Adicional.______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Fecha: ______________Elaborado por: _____________________________________Nombre de la Institución: _____________________________

(CYTED, 2000)

89


FORMULARIO DE MEDICIONES IONES CLORO

Elaborado por: _____________________________________Nombre de la Institución: _____________________________

Zona: ____________Imagen N°: _______________________

Muestra N° Coordenada 0,0 - 2,5 cm 2,5 - 5,0 cm > 5 cm

1

2

3

Promedio Mediciones

Fecha : ______D Cl : ______ cm2/añoCi : ______CSa : ______t : ______ añosMetodología Ensayo: ____________________________Observaciones:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Nota: Mediciones de Concentración de Ion Cloro enunidades de:% Cl- respecto a masa de Cemento

Creacion Rodrigo Morales Kallina

90


FORMULARIO DE MEDICIONES RESISTIVIDAD ELÉCTRICA DEL HORMIGÓN


Zona: ____________Fecha: ___________Coordenada: ________Imagen N°: ________

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13

Nota: Cada Medición será expresadaen: ohm · cm

Promedio de mediciones: ______________Método utilizado: ____________________Instrumento utilizado: _________________Observaciones:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


91


FORMULARIO DE MEDICIONES DE POTENCIAL



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Nota: Cada Medición será expresadaen: mV


Medición N° Medición N°


92


FORMULARIO DE VELOCIDADES DE CORROSIÓN



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12

13

Nota: Cada Medición será expresadaen: •A/cm2

Medición N° Medición N°



93


FORMULARIO DE MEDICIONES PENETRACIÓN FRENTE DE CARBONATACIÓN

Nota: Las mediciones serán resgitradas segun:Profundidad en cm Velocidad en cm/año1/2

Tiempo estimado en años


Zona: ____________Imagen N°: _______________________

Muestra N° Coordenada Profundidad

1

Fecha : ______Velocidad de Penetración : ______ cm/año

1/2

Tiempo estimado para inicio corrosión : ______Metodología Ensayo: ____________________________Observaciones:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


94


REGISTRO FOTOGRÁFICO

Fecha: ____________________ N°: _____Tomada por: ________________________Mediciones asociadas:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Croquis de la ubicación de la Fotografía:(establecer nomenclatura)

Generalidades del registro fotográfico

Foto:

Observaciones:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


95

Apendice C

RESUMEN DEL INFORME N◦ 374.088 DEL

IDIEM

Segun el informe N◦ 374.088 del IDIEM las fisuras son caracterizadas de la siguiente manera:

Una fisuracion predominante transversal, que incluye tanto fisuras superficiales que no so-

brepasan mas alla de la armadura superior de las losas, como otras que comprometen todo el

espesor de las mismas y que han sido detectadas en los levantamientos de fisuras realizados

a mediados del 2004 y posteriormente a traves de las pruebas de inundacion con agua del

tablero.

Esta fisuracion se caracteriza a parte de su orientacion (transversal), por mantener un es-

paciamiento relativamente regular de entre 0,8 m y 1,2 m y anchos de fisuras no mayores

de 0,2 mm.

Un segundo patron de fisuracion, que afecta a practicamente toda la superficie superior del

tablero, se caracteriza por fisuras superficiales reticuladas y de anchos no mayores de 0,15

mm en la superficie y menores de 0,05 mm a nivel de la armadura superior de losa.

Para los problemas de fisuracion, se realizo un tratamiento que consistio en el sellado median-

te inyeccion de producto epoxico de baja viscosidad de las fisuras transversales que comprometıan

todo el espesor de la losa y el sellado superficial por impregnacion y recubrimiento de la fisuracion

fina en la cara superior del tablero con producto cementicio reactivo. Si bien ha aportado un cierto

grado de proteccion al tablero, no logro sellar la totalidad de las fisuras existentes al momento de

efectuar los trabajos, ya sea porque la fisura era demasiado fina, o porque a pesar de haber sido

realizados 22 meses despues del termino de la construccion, o sea cuando gran parte del tablero

contaba con mas de dos anos de construido, el fenomeno de retraccion del hormigon aun no se

96


estabilizaba.

Ademas, en este informe se extrajeron testigos en los cuales se midio la concentracion de

cloruros y la profundidad de la carbonatacion.

Las caracterısticas de cada testigo son las siguientes:

Tabla C.1: Inspeccion visual de testigos

Testigo Dimensiones Armadura ObservacionesNo φ L φ Espesor

(cm) (cm) (mm) recubrimiento (mm)

1 7,5 9,0 32 80 - Hormigon sano, no se observa fi-suras.

(sobrevigatransversal,eje bitasNo12-30)

10 85 - Barras libres de corrosion.

2 7,5 9,0 16 80 - Fisuracion superficial obturada(Frente abita 30)

- Hormigon sano

- Barras libres de corrosion3 7,5 7,5 10 60 - Fisuracion superficial obturada

(Entre bitas11 y 12,sector lumi-naria)

- Fisuracion interna absorbente

4 7,5 7,5 - - - Fisuras inyectadas (boquilla) Seaprecia penetracion de resina e¡0,1mm, entorno a la boquilla

(Entre bitas30-31)

5 7,5 6,0 - - - Fisura ramificada (presencia deboquilla de inyeccion)

(Entre bitas30-31)

- Ancho fisuras:

Superficie, e=0,15 -0,20 (mm)Interior, e<0,05 (mm)- No se aprecia penetracion de resi-na en las grietas (plano de fractura)

97


Los resultados de la concentracion de cloruros encontrados en los testigos ası como la pro-

fundidad de la penetracion de la carbonatacion se encuentra en las siguientes tablas:

Tabla C.2: Profundidad Carbonatacion

Testigo Profundidad de CarbonatacionNo (mm)

1 112 73 6,5

Tabla C.3: Concentracion de Cloruros

Testigo Estrato Concentracion Cl- (*)No cm mg Cl-/Kg Kg Cl-/m3 Kg Cl-/m3 % Cl- respecto a

(muestra) (mortero) (hormigon) Masa de Masa dehormigon cemento

1 0 – 2.5 2292.7 3.096 1.72 0.07 0.432.5 – 5.0 1159.8 1.566 0.87 0.04 0.22> 5.0 911.8 1.231 0.684 0.03 0.17

2 0 – 2.5 1939.1 2.618 1.454 0.06 0.362.5 – 5.0 1080.4 1.459 0.811 0.03 0.2> 5.0 1116 1.507 0.837 0.03 0.21

5 0 – 2.5 3327.8 4.493 2.496 0.1 0.622.5 – 5.0 969.9 1.309 0.727 0.03 0.18> 5.0 1212 1.636 0.909 0.03 0.23

(*) Nota:- Se considera la proporcion de mortero en el hormigon es igual al 60 % del volumen, y la densidad delmortero igual a 2250 kg/m3.

- Se considera la dosis de cemento es igual a 400 kg/m3.

Con respecto al estado de las armaduras el informe realiza las siguientes observaciones: las

barras que quedaron descubiertas al extraer los testigos No1, 2 y 3, no presentaban ningun tipo

de deterioro.

Las dos barras de la armadura principal descubiertas, testigos No1 y 2, poseıan espesores de

recubrimiento mayores lo especificado (6,5 cm); en ambos casos el recubrimiento medido sobre la

barra fue de 8 cm.

98

Apendice D

CORRECCION DE DETERIOROS

En las siguientes tablas se mostraran que tipos de metodos existen para corregir los diversos

deterioros que se producen en las estructuras marıtimas a partir de la corrosion: (REHABCON,

2004)

99


Tab

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101


A continuacion se describiran los metodos que se citaron anteriormente: (REHABCON, 2004)

D.1. Metodo 1: Modificacion del Hormigon.

D.1.1. Pequena Descripcion.

Remueve todos los cloruros que contaminan, la carbonatacion, agrietamiento o hormigon de-

fectuoso, adicionalmente el acero de refuerzo, si es necesario. Haciendo un nuevo recubrimiento de

hormigon, con lo cual se produce una nueva superficie estetica. El hormigon puede ser tradicional

o proyectado. El refuerzo puede ser inoxidable. Se pueden usar hormigons con fibras de acero.

Satisface los principios 3, 4 y 7 en ENV 1504-9.

D.1.2. Vida Util.

El hormigon danado es removido hasta la profundidad donde este se encuentra intacto. Las

adiciones son fundamentales las que deben ser testeadas. La calidad del nuevo hormigon debe ser

tal, que asegure un vida util extensa.

Corrosion: Un nuevo hormigon con baja permeabilidad (baja relacion A/C) reduce el ingreso fu-

turo de cloruros y de la carbonatacion. El enlazador influencia el valor umbral y la capacidad

enlazante de los cloruros.

Ataque sal helada: Debe se usado un nuevo hormigon resistente a la sal helada. El riesgo de

dano interno de la helada en el viejo hormigon, debido a la densidad del recubrimiento, debe

ser considerado.

Desgaste mecanico: El hormigon debe tener una resistencia muy alta y tener agregados resis-

tentes al desgaste.

Saltaduras: Si el bajo contenido de humedad no puede ser alcanzado, el nuevo recubrimiento de

hormigon debe poder soportar adicionalmente la reaccion Alkali-sılica (ASR) en el sustrato

sin agrietamiento o deslaminacion. El hormigon puede necesitar fibras de acero en su interior.

Ataque de agua de mar: La posible sinergia con cloruros induce corrosion y ataques congelan-

tes, estos deben ser considerados.

Filtramientos: Hormigons con baja solubilidad (contienen puzolana, baja relacion A/C) deben

ser usados.

102


Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2, Anexo N, Standard Euro-

peo: EN206, prEN 1504-3, pr EN 1504-4.

D.1.3. Estabilidad Estructural.

El vınculo entre la adhesion y el corte es fundamental. Clavijas pueden ser necesarias, pero

el agua de los sustratos normalmente dan suficiente adhesion y vinculan la fuerza de corte. La

compatibilidad normalmente es buena cuando el hormigon es usado.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.3, Anexos G, H y O.

Standard Europeo: prEN 1504-3, prEN 15040-4, Eurocode 1, Eurocode 2.

D.1.4. Ejecucion.

Todos los pasos: remover el hormigon, preparacion del sustrato, seleccion del material, el

molde y el curado, deben ser realizados correctamente.

Asegurar la union con el sustrato pre-preparado es crucial. Una excelente mano de obra es esencial.

Muchos de los pasos de este metodo pueden causar ruido, polvo y otros materiales peligrosos;

por lo tanto, es requerido que el trabajador tenga proteccion y un entorno adecuado. El antiguo

y danado hormigon puede ser removido por diferentes metodos: explosivos, moliendo, martillo

mecanico, inyeccion de agua, picando, aserrando y taladrando. Las propiedades del hormigon

restante son de gran influencia en el tipo de metodo aplicado. Es necesario que la superficie de

hormigon sea limpiada despues de moldearla. La mayorıa de los metodos son mencionados: lim-

pieza mecanica (cepillado), limpieza quımica, chorro de arena humedo o seco, cepillo metalico,

lijas y convertidor de oxido.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.4, Anexos H, I y P.

Standard Europeo: EN 206, EN 1504-10.

D.1.5. Entorno y Salud.

El efecto en la ecologıa, en un entorno cerrado, la salud y la seguridad durante el tiempo que

tome la reparacion, deben ser considerados.

Ecologıa: El efecto que debe ser considerado es la emision de CO2 de la produccion de cemento.

El volumen de mortero reparador es usualmente bajo, y ası tambien su bajo impacto en la

103


ecologıa.

Salud y seguridad: Los productos en base a cemento son daninos a la piel y a los ojos. La piel

y los ojos deben ser protegidos.

Entorno interior: Riesgo de emisiones si se aplica la capa superficial antes de que el producto,

a base de cemento, se haya secado.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5, Anexos H y Q.

Standard Europeo: EC Directive 91/155/EC.

D.1.6. Economıa.

Reparar y remediar acciones prolongando la vida util de la estructura, puede ser considerado

una inversion. El analisis de la inversion se puede llevar a cabo dentro de contexto de un costo

de ciclo de vida (LCC), porque de esta forma es posible contar los costos causados por fallas,

ambientes adversos, demoliciones, riesgos, etc.

No obstante, deberıa ser advertido que algunos de estos eventos o factores decisivos en la eva-

luacion economica pueden suceder en un futuro remoto, el cual, no es facil de predecir cuando

esta afectado el desarrollo economico . Entre los costos que se pueden mencionar estan los costos

de inicio, costos de termino, costos de operacion, costos de mantencion, costos de residuos, costos

por fallas. El calculo basico de estos factores son necesarios: la vida util y el tiempo economico

de vida; intereses, ındices de inflacion y descuento.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.6, Anexo R.

EU-project BRIME.

D.2. Metodo 2: Modificacion del Hormigon con Polımeros.


Como el metodo 1 (Seccion D.1): pero con un hormigon o mortero a base de polımeros.

Satisface los principios 3 y 4 en ENV 1504-9.

104


D.2.2. Vida Util.

El polımero debe ser alcali resistente. Puede haber perdida por congelamiento. Una incom-

patibilidad termica puede causar perdida de adherencia y grietas, en resumen existe un riesgo de

una baja vida util.

Corrosion: Mas riesgoso que el metodo 1. Un mortero de polımero puro no absorbe cloruros y

dioxido de carbono.

Desgaste mecanico: El material debe ser testeado para ver la resistencia al desgaste.

Ataque acido: El polımero debe ser acido resistente.

Saltaduras: Si el bajo contenido de humedad no puede ser alcanzado, el nuevo recubrimiento

de hormigon debe poder soportar adicionalmente ASR en el sustrato sin agrietamiento o

deslaminacion.

Filtramientos: No pueden ser usados si filtramientos han sido activados por la corrosion del

acero. Pocos polımeros son resistentes en un largo periodo con el agua de mar en un lado

y un hormigon alcalino por el otro.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2, Anexo N.

Standard Europeo: prEN 1504-3.


La compatibilidad debe ser tomada en consideracion. Diferencias de esfuerzo y del modulo

de elasticidad pueden causar problemas.

D.2.4. Ejecucion.

Ver metodo 1. (Seccion D.1).



tome la reparacion deben ser considerados. El impacto depende del tipo de polımero utilizado.

105


Ecologıa: El efecto en diferentes parametros de la ecologıa (energıa, emisiones, etc.) es evaluado

en todos los ciclos de vida en las fases de reparacion.

Salud y Seguridad: La direccion de productos se regula en la legislacion de la EC. La informacion

relevante se encuentra en la hoja de datos de seguridad.

Entorno interior: Debe ser considerado solamente cuando la actividad de reparacion es en el

interior. Los parametros como emisiones del mismo, sonidos, etc. deben ser evaluados.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5 y Anexo Q.


D.2.6. Economıa.


D.3. Metodo 3: Reparacion con un Parche Local.


El hormigon deteriorado es localmente removido y es reemplazado con hormigon moldeable

o morteros hechos especialmente para reparaciones. Adicionalmente el acero de refuerzo puede

ser removido, si este lo requiere.

Las reparaciones locales se cubren a menudo con una capa o la pintura superficial.

Satisface el principio 3 y 7 en ENV 1504-9.

D.3.2. Vida Util.

La ejecucion correctamente realizada es vital. La vida util no depende solamente de la du-

rabilidad de las areas reparadas. La degradacion de otras areas determinara a menudo la vida de

servicio real de las estructuras localmente reparadas.

Corrosion: Un nuevo hormigon de baja permeabilidad (Por ejemplo: el hormigon con baja relacion

A/C) reduce el ingreso futuro de cloruros y de la carbonatacion. El enlazador influencia el

valor umbral y la capacidad enlazante de los cloruros. Los morteros con adicion de polımeros

aumentan la resistencia electrica.

106


Desgaste mecanico: La superficie debe tener una alta resistencia al desgaste.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2 y Anexo N.,(Matild,

J, 2003).



Puede ser usado con propiedad cuando la capacidad de carga residual es demasiado alta.

D.3.4. Ejecucion.




tome la reparacion deben ser considerados.


El volumen del mortero reparador es usualmente bajo, y ası tambien su bajo impacto en la

ecologıa.



Entorno interior: Riesgo de emisiones si se aplica la capa superficial antes de que el producto,

a base de cemento, se haya secado.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5,y Anexo Q.


D.3.6. Economıa.


107


D.4. Metodo 4: Base de Cemento Adicional para el Recubrimiento.


Limpiar la superficie (Por ejemplo, con arena o un disparo explosivo) aplicando un recubri-

miento adicional.

Dependiendo del proposito puede ser usado un hormigon con fibra de acero o un mortero

absorbente de cloruro (E.g. el mortero basado en el cemento de escoria).


D.4.2. Vida Util.

Corrosion: el cloruro del antiguo recubrimiento puede continuar penetrando. Necesita una inves-

tigacion cuidadosa antes de ser utilizado.

Saltaduras: Si el bajo contenido de humedad no puede ser alcanzado, el nuevo recubrimiento

de hormigon debe poder soportar adicionalmente ASR en el sustrato sin agrietamiento o

deslaminacion. El hormigon puede necesitar fibras de acero en su interior.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2, Anexo N.


El vınculo entre la adhesion y el corte es fundamental. Clavijas pueden ser necesarias.

La compatibilidad normalmente es buena cuando el hormigon es usado.

El retiro de la carga y un apoyo pueden ser esenciales.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.3, Anexo I y O.

Standard Europeo: Eurocode 1, Eurocode 2.

D.4.4. Ejecucion.


108




tome la reparacion deben ser considerados.


El volumen de cemento reparador es usualmente bajo, y ası tambien su bajo impacto en la

ecologıa.



Entorno interior: Riesgo de emisiones si se aplica la capa superficial antes de que el producto a

base de cemento se haya secado.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5, Anexo Q.


D.4.6. Economıa.


D.5. Metodo 5: Tratamiento de la Superficie


Clasificado en impregnaciones hidrofobicas, impregnaciones y capas. La aplicacion previene

el deterioro y/o limita la taza de deterioro. La funcion principal es el control y/o proteccion de la

humedad contra su ingreso.

Satisface los principios 1, 2, 5, 6 y 9 en ENV 1504-9.

D.5.2. Vida Util.

La adhesion al sustrato es esencial. Para el enlace, la capacidad de enlace de grietas debe ser

considerada en el sustrato de la grieta. El producto debe ser durable en el ambiente y soportar

109


la radiacion UV, la humedad, el alcali, el ozono, etc. Los ciclos de temperatura y las contraccio-

nes pueden ocasionar tensiones internas en las capas que pudieron causar grietas y ampollas, y

ası contribuir a la degradacion.

La experiencia demuestra que las capas densas y finas pueden estropearse con las heladas.

Corrosion: La difusion de dioxido de carbono o de cloruro con tratamiento superficial sera bas-

tante bajo (requiere de un testeo). El control de la humedad pudo ser una manera posible

de reducir la tarifa de la corrosion.

ASR: El control de humedad pude ser una manera posible de reducir ASR. El riesgo que el

contenido de humedad decrezca sera insuficiente.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2, anexo F y N.




D.5.4. Ejecucion.

Requiere un sustrato limpio sin contaminaciones (metodo adicional 1 del aseo para la limpie-

za superficial). Para las capas, la preparacion debe tener como objetivo el obtener una superficie

uniforme. Los errores en la preparacion pueden dar como resultado una adherencia escasa.

La penetracion de un agente hidrofobico es fuertemente efectuada por el tiempo de exposi-

cion y las condiciones de humedad en el recubrimiento del hormigon.

Para las capas el grosor total debe cumplir con el maximo y con el mınimo de los grosores,

ya que el grosor depende de muchas propiedades.

El procedimiento de su uso debe seguir las recomendaciones dadas por el suministrador.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.4, anexo F y P.

Standard Europeo: EN 1504-10.


El efecto en la ecologıa, en un entorno cerrado y la salud y la seguridad durante el tiempo

que tome el tratamiento de la superficie deben ser considerados. El efecto depende del tipo de

110


tratamiento de superficie usado.

Ecologıa: El efecto en diferentes parametros en la ecologıa (energıa, emisiones, etc.) es evaluado


Salud y seguridad: La direccion de productos se regula en la legislacion de la EC. La informacion


Entorno interior: Debe ser considerado solamente cuando la actividad de reparacion se realiza

en el interior. Los parametros como emisiones del mismo, sonidos, etc. son evaluados.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5,y Anexos F y Q.


D.5.6. Economıa.


Normalmente el costo de tratamiento de las superficies es relativamente bajo en comparacion

con las otras tecnicas de reparacion.

Pueden presentarse nuevos costos por el mantenimiento periodico.

D.6. Metodo 6: Inyeccion de Grietas.


El proposito de la inyeccion es intensificar y proteger contra compuestos agresivos y/o refor-

zarlo. El material de la inyeccion puede ser dividido en tres clases dependiendo de su composicion:

enlazantes hidraulicos, enlazantes polimericos y geles.

Los productos se pueden tambien clasificar en tres categorıas segun su uso previsto: relleno

que transmite la fuerza, relleno ductil y relleno empotrado expansivo.


D.6.2. Vida Util.

Es fundamental que las grietas queden totalmente rellenas. Los productos basados en polıme-

ros y hormigon tienen diferentes coeficientes de expansion termica y contraccion. Solamente los

111


productos basados en cemento protegeran el acero contra la corrosion. El producto debe ser com-

patible con el hormigon, el refuerzo y el posible tapon de agua.

La inyeccion de grietas normalmente se requiere solo si el ambiente es agresivo al refuerzo y

la grieta es ancha (> 0.2 mm).

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.2, Anexos G y O.



Los productos de rellenos para transmitir fuerza en grietas, son productos que pueden enla-

zarse a la superficie del hormigon y transmitir arcos de fuerza a traves de ellos. Los enlazantes

hidraulicos y los enlazantes de polımero se pueden utilizar para los rellenos que transmiten fuerza.

El producto debe satisfacer los requisitos de fuerza y enlace para el actual estado de humedad y

los movimientos posibles durante endurecimiento. El producto debe tambien ser compatible con

el hormigon y el refuerzo.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.4, Anexos G y O.

Standard Europeo: prEN 1504-5, Eurocode 1 y Eurocode 2.

D.6.4. Ejecucion.

Cuando se utilizan epoxicos, las grietas deben ser secadas y selladas por todos lados. Si las

grietas estan todavıa dejando escapar agua estos materiales no pueden ser aplicados. Si se utiliza

una inyeccion baja presion, el frasco debe tener una larga vida. No puede ser utilizado para las

anchuras de grieta menores a 0.05 mm. Deberıa ser aplicado dentro de un intervalo 6-25◦C de

temperatura.

El pre-sellado de grietas no es necesario cuando se aplica la resina del poliuretano. Este com-

puesto se debe aplicar con alta presion y en temperaturas mayores a 5◦C. El compuesto no se

debe aplicar en grietas mayores a 0.2 mm de ancho.

Las suspensiones de cemento son mejor aplicadas cuando hay baja presion. La suspension no

llena totalmente las grietas. Puede ser aplicado en grietas humedas.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.4, Anexos G y P.

Standard Europeo: EN 1504-10.

112




tome el tratamiento de la superficie deben ser considerados.

Ecologıa: El efecto en diferentes parametros en la ecologıa (energıa, emisiones, etc.) es evaluado

en todos los ciclos de vida en las fases de reparacion. El volumen de material usado es

usualmente bajo, y ası tambien su bajo impacto en la ecologıa.

Salud y seguridad: Depende del tipo de material. La direccion de productos se regula en la

legislacion de la EC. La informacion relevante se encuentra en la hoja de datos de seguridad.

Entorno interior: Debe ser considerado solamente cuando la actividad de reparacion se encuen-

tra en el interior. Los parametros como emisiones del mismo, sonidos, etc. son evaluados.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Capıtulo 6.5,y Anexo Q.


D.6.6. Economıa.


D.7. Metodo 10: Proteccion Catodica.


La proteccion catodica se basa en la mudanza del potencial del acero a valores mas nega-

tivos, reduciendo la diferencia potencial entre los sitios anodicos y catodicos, reduciendo ası la

corriente de la corrosion a valores insignificantes. Principalmente se utilizan dos metodos: anodos

sacrificatorios o corriente impresionada. La mayorıa de los sistemas son de corriente impresionada.

Satisface el principio 10 en ENV 1504-9.

D.7.2. Vida Util.

La proteccion catodica puede implicar algunos riesgos. Necesita una investigacion cuidadosa

por un experto antes de ser aplicado, al igual que una supervision continua.

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Degradacion del hormigon: Teoricamente, el aumento de la alcalinidad alrededor del refuerzo

puede causar danos si el hormigon contiene los agregados alcali-reactivos. El acido es pro-

ducido por las reacciones anodicas que pueden disolver la especie alcalina en el hormigon

en el interfaz anodo/hormigon.

Adherencia: Es muy negativa, la perdida de adherencia entre refuerzo y hormigon puede ocurrir.

Este problema se asocia principalmente a las barras lisas.

Fragilidad del acero: Los aceros de alta resistencia usados en el refuerzo pre tensado o post-

tensado pueden estar sujetos a la fragilidad de hidrogeno si su potencial tiene valores en los

cuales la evolucion del hidrogeno pueda ocurrir.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Anexo D. NORECON Task T2.

Estandares: En 12696. CEN/TC262/SC2/WG2, NACE, 1990, ESTANDAR RP0290-9 .

D.7.3. Estabilidad estructural.


D.7.4. Ejecucion.

El metodo es sofisticado y complicado. Los conocimientos tecnicos se restringen a los sis-

temas de proteccion catodicos comercializados por las companıas. Por lo tanto, una evaluacion

general de la ejecucion no puede ser realizada.

Referencias recomendables: Manual (REHABCON, 2004) Anexo D. NORECON Task T2.

D.7.5. Entorno y salud.



ecologıa: El efecto en diferentes parametros en la ecologıa (energıa, emisiones, etc.), es evaluado




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interior. Los parametros como emisiones del mismo, sonidos, etc. son evaluados.


D.7.6. Economıa.

Ver el metodo 1. (Seccion D.1).

Los costos incluyen el valor inicial para instalar la proteccion catodica, incluyendo a su vez

el de las reparaciones. Los gastos de la operacion abarcan el costo de inspecciones anuales. Des-

pues de 10 a 25 anos, el sistema necesita mantenimiento, tal como reemplazo de las unidades de

energıa, monitoreo de los electrodos y posiblemente las partes del sistema del anodo.

D.8. Metodo 11: Extraccion Clorhıdrica.


Los iones de cloruro se quitan del hormigon contaminado, con la migracion de los iones. Un

anodo embebido en medio de un electrolito se une a la superficie del hormigon. El anodo y el

acero de refuerzo en el hormigon (catodo) estan conectados con una fuente de alimentacion.

Satisface el principio 7 en ENV 1504-9.

D.8.2. Vida Util.

La experiencia en la extraccion de cloruros es limitada y de ahı en adelante es un metodo

inseguro.

ASR: Durante la extraccion de cloruros, los iones de hidroxido son formados alrededor del

acero de refuerzo, localmente aumentando el pH y los iones de sodio y de potasio se enriquecen

alrededor del acero. Estos cambios pueden estimular el ASR.

Referencias recomendables: Manual Anexo D. NORECON Task T2.

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D.8.4. Ejecucion.

Estos metodos son sofisticados, complicados y utilizados raramente. Los conocimientos tecni-

cos se restringen sobre todo a la comercializacion de los metodos de las companıas. Por lo tanto,

una evaluacion general de el no puede ser realizada.

Referencias recomendables: Manual Anexo D. NORECON Task T2.




Ecologıa: El efecto en diferentes parametros en la ecologıa (energıa, emisiones, etc.), es evaluado





interior. Los parametros como emisiones del mismo, sonidos, etc. son evaluados


D.8.6. Economıa.


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(Standard No EN 12696, 2000)(Standard No EN 1504-10, 2003)(Standard No prEN 1504-2,

2003)(Standard No prEN 1504-3, 2003)(Standard No prEN 1504-4, 2003)(Standard No prEN

1504-5, 2004)(Standard No prEN 1504-9, 1997)(Standard No EN206-1, 2000)(NACE, 1990) (Fe-

deral Highway Administration Research and Development, 2002) (Isis Canada, 2001)(BRIME

(Bridge Management in Europe), 2001)(NORECON (Nordic Network on Repair and Maintenance

of Concrete Structures), 2004)(European Committe for Standardization, 1991a)(European Com-

mitte for Standardization, 1991b)

PLAN DE MONITOREO PARA LA MANTENCiÓN DE ESTRUCTURAS ... · 1.5. Monitoreo de la Salud de la...

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