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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
T E S I S
“DISEÑO POR DURABILIDAD DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO”
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO CIVIL, PRESENTA:
RAFAEL NAVARRO ÁLVAREZ
DIRECTOR DE TESIS: M. en I. ALFREDO A. PÁEZ ROBLES
UNIDAD PROFESIONAL ADOLFO LÓPEZ MATEOS ZACATENCO
MÉXICO, D.F., NOVIEMBRE DE 2008
INDICE
i
DISEÑO POR DURABILIDAD DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO
INDICE
Capitulo 1 Introducción Página
1.1 Introducción ………………………………………………….. 1
1.2 Fundamentación ………………………………………………….. 1
1.3 Objetivo ………………………………………………….. 2
1.4 Metodología …………………………………………………. 3
Capitulo 2 Tecnología del concreto
2.1 Componentes del concreto …………………………………………… 4
2.2 Cemento Pórtland …………………………………………… 4
2.3 Resistencia del cemento …………………………………………… 6
2.4 Porcentaje promedio de la composición …………………………….. 7
2.5 Influencia de la finura del cemento en el desarrollo de la resistencia. 8
2.6 Influencia del cemento en la durabilidad del concreto …………….. 9
2.7 Generación del calor durante el fraguado inicial …………………… 9
2.8 Agua ……………………………………………………………………… 10
2.9 Aire incluido ……………………………………………………………… 10
2.10 Relación agua-cemento ………………………………………………… 11
2.11 Agregados ……………………………………………………………… 11
2.12 Aditivos …………………………………………………………………. 18
INDICE
ii
Capitulo 3 Deterioro del Concreto
3.1 La humedad en la construcción…………………………………………. 22
3.2 Tratamiento Electro-osmótico…………………………………………… 24
3.3 Humedad del suelo………………………………………………………. 26
3.4 Drenaje…………………………………………………………………….. 28
3.5 Ataguías ………………………………………………………………….. 29
3.6 Barreras anticapilares….………………………………………………… 30
3.7 Juntas Impermeables……………………………………………….……. 30
3.8 Tratamientos impermeabilizantes……………..…………………..…… 30
3.9 Cámaras de aire…………………………………………………….……. 32
3.10 Protección contra la acción química del suelo………………………. 33
3.11 Acción de los sulfatos………………………………………………….. 33
3.12 Carbonatación………………………………………………………....... 36
3.13 Acción de los cloruros………………………………………………….. 37
3.14 Reacción Alcai-Agregado……………………………………………… 38
3.15 Eflorescencias ………………………………………………………….. 39
3.16 Criptoflorescencias …………………………………………………….. 42
3.17 Casos de deterioro en estructuras de concreto……………………… 43
3.18 Dilatación y contracción por cambio plástico …………………………. 46
3.19 Abrasión y Cavitación……………………………………………………. 48
3.20 Daño por fuego …………………………………………………………… 49
3.21 Oxidación del acero de refuerzo………………………………………… 49
Capitulo 4. Comentarios a las Normas de Diseño por Durabilidad
4 Comentarios a las normas de diseño por durabilidad……………..……. 52
INDICE
iii
Capitulo 5 Rehabilitación y prevención de deterioro del concreto
5.1 Descripción de los materiales……………………………………………. 70
5.2 Rehabilitación del deterioro del concreto……………………………….. 74
5.2.1 Parcheos………………………………………………………………… 74
5.3 Prevención del deterioro del concreto………………………………….. 75
5.3.1 Recubrimientos ornamentales ……………………………………….. 75
5.3.2 Aceros especiales……………………………………………………… 76
5.3.3 Primarios y pinturas …………………………………………………… 77
5.3.4 Realcalinización del concreto ………………………………………… 81
5.3.5 Remoción de cloruros ………………………………………………… 81
5.3.6 Inhibidores de corrosión ………………………………………………. 82
5.3.7 Protección Catódica …………………………………………………… 83
Capitulo 6 Conclusiones y recomendaciones
6 Conclusiones y recomendaciones…………………………………………. 88
Referencias y Bibliografía……………………………………………………… 93
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
1
CAPITULO I
1.1 Introducción
En cualquier estructura de concreto se pueden presentar daños o deterioro que
son debido a las cargas que soporta o a diversos factores relacionados con la
exposición a un medio ambiente agresivo y al control de calidad del concreto
desde su fabricación, colado y curado, entre otros.
Partiendo del análisis costo-beneficio que todo proyecto debe cumplir al verse
reducida la vida útil de una estructura de concreto debido a cierto deterioro de
los materiales que la componen, no debería pasarse por alto ciertos aspectos
importantes como la supervisión de la construcción y la calidad de los
materiales empleados en ella, para que se prevenga o se evite el daño o
deterioro y con estos se reduzca la durabilidad de la estructura.
El aspecto de durabilidad se ha tomado en cuenta actualmente en nuestro
reglamento de construcciones incluyendo un nuevo capitulo llamado “Diseño
por durabilidad” en las Normas para diseño y construcción de estructuras de
concreto del año 2004 que llamaremos “NTC-Concreto” en lo sucesivo
(Gobierno del Distrito Federal , 2004)
1.2 Fundamentación
Con frecuencia observamos problemas de deterioro en todo tipo de estructuras,
particularmente los elementos de concreto, los problemas que se presentan
frecuentemente son tales como: La corrosión del acero de refuerzo y la
humedad que provoca el desconchamiento o desprendimiento de recubrimiento
en su superficie. Estos problemas repercuten en la durabilidad de la
construcción y muchas veces se debe a una mala utilización de los materiales
empleados en el concreto y/o acero de refuerzo.
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
2
Por ejemplo, seguir utilizando cemento Pórtland tipo I en zonas costeras, en
donde el medio ambiente tanto aéreo como del subsuelo es agresivo por su
contenido de sulfatos, y en tal caso, sería mas apropiado el empleo del
cemento Pórtland tipo V resistente a los sulfatos o si lo anterior no es posible,
en su lugar emplear un concreto con bajas relaciones agua-cemento o también
un aditivo a base de microsilice, con los cual se obtiene un concreto de baja
permeabilidad.
En muchos casos se debe prestar atención a la calidad de materiales
empleados en la construcción como puede ser la utilización de agregados
salitrosos o con granulometría inadecuada.
En una gran cantidad de edificaciones en el valle de México se tienen
problemas de humedad y salitre en los muros de la planta baja, tal situación
debilita la reserva de resistencia de esas construcciones ya que su estructura
es generalmente a base de muros de carga. Por otro lado, el deterioro no es
solo para la estructura si no también para los recubrimientos, pinturas y
acabados que constantemente tienen que ser renovados.
1.3 Objetivo
El objetivo del presente trabajo es presentar una serie de problemas que
generan el deterioro de una construcción y disminuye su vida útil, así como
plantear y comentar las especificaciones del diseño por durabilidad que se
contemplan en las Normas de diseño (NTC-Concreto), así como generar
propuestas de carácter preventivo y de reparación de los problemas más
comunes, encontrados en esta investigación.
CAPITULO I INTRODUCCIÓN
3
1.4 Metodología
La metodología seguida en el desarrollo del presente trabajo, recopila en
primer lugar la información y bibliografía relacionada con el tema, desde los
aspectos técnicos para comprender el comportamiento del concreto como
material de construcción, y a continuación se realiza una recopilación de casos
de deterioro en estructuras de mampostería y concreto principalmente en el
capitulo 3, de este trabajo se incluye una reseña histórica de casos de deterioro
en estructuras de la Unión Americana, lo anterior no significa que en México no
se hayan presentado casos análogos, si no que no se encuentran
documentados y falta investigación en ese sentido.
Después se investigó sobre la rehabilitación y la prevención del deterioro en
estructuras, se hicieron comentarios al capitulo 4 de las NTC–Concreto de
“Diseño por durabilidad”, para finalmente concluir con las observaciones y
recomendaciones más importantes que se encontraron durante el desarrollo
del trabajo.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
4
CAPITULO II
TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
2.1 Componentes del concreto
Para entender e interpretar el comportamiento del concreto, se requiere un
conocimiento de las características de sus componentes. El concreto se
produce por la interacción mecánica y química de sus materiales
constituyentes. De aquí que sea vital una discusión de las funciones de cada
uno de estos componentes antes de estudiar el concreto como un producto
terminado.
De esta manera, el diseñador y el ingeniero puede desarrollar habilidades para
la selección de los ingredientes adecuado y así proporcionarlos para obtener
un concreto eficiente y deseable que satisfaga los requisitos de resistencia y
condiciones de servicio del diseñador.
Este capitulo presenta una breve relación de los materiales que constituyen el
concreto, cemento, agregado fino y grueso, agua, aire y aditivos. También se
estudia el proceso de fabricación del cemento, la composición del cemento, tipo
y graduación del agregado fino y grueso y la función e importancia del agua,
aire y aditivos.
2.2 Cemento Pórtland
Fabricación
El cemento Pórtland esta hecho de minerales cristalinos en polvo muy fino
compuesto principalmente de silicatos de calcio y aluminio. La adición de agua
a estos minerales produce una pasta la cual, una vez endurecida, alcanza una
alta resistencia.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
5
Los materiales en bruto que hacen el cemento son:
1. Cal ( CaO ) - de la piedra caliza.
2. Sílice ( SiO2 ) - de la arcilla
3. Alumina ( Al2O3 ) - de la arcilla
(Con muy pocos porcentajes de magnesio: MgO y algunas veces algunos
álcalis).
En ocasiones se adiciona a la mezcla óxido de hierro para ayudar a controlar
su composición.
El proceso de fabricación se resume como sigue:
1. Molido de la mezcla en bruto de CaO, SiO2, y Al2O3 con los otros
ingredientes menores adicionados ya sea en forma seca o humedad. A la
forma húmeda se le llama lechada.
2. Cargar la mezcla en el extremo más alto de un horno de secado rotatorio
ligeramente inclinado.
3. Mientras el horno esta en operación, el material pasa de su extremo más
alto al más bajo en un régimen predeterminado y controlado.
4. La temperatura de la mezcla es elevada al punto de fusión incipiente,
esto es, la temperatura de escoria. Se conserva a esta temperatura hasta que
los ingredientes se combinan para formar a 2700 °F el producto llamado
cemento Pórtland. Los gránulos, como suelen llamarse a dicho producto, varían
en tamaño desde 1 1/16 hasta 2 plg., se les llama también escorias.
5. Las escorias son enfriadas y molidas a la forma de polvo.
6. Durante la trituración se adiciona un pequeño porcentaje de sulfato de
calcio para controlar o retardar el tiempo de fraguado del cemento en el campo.
7. La mayor parte del cemento Pórtland final se lleva a silos para su
almacenamiento a granel, y posteriormente se empaca en bolsas de 50 kg para
la venta al por menor.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
6
2.3 Resistencia del cemento La resistencia del cemento es el resultado de un proceso de hidratación. Este
proceso químico trae como resultado una recristalización de partículas
entrelazadas que producen el cemento en vía de hidratación (gel-cemento), el
cual tiene una elevada resistencia a la compresión cuando se endurece.
La tabla 2.1 muestra la contribución relativa de cada componente del cemento
en el aumento de la resistencia. La resistencia del cemento Pórtland en un
principio es mas alto con porcentajes elevados de Silicato Tricálcico C3Si. Si el
curado húmedo es continuo, los niveles de resistencia posteriores serán
mayores.
El Aluminato Tricálcico C3Al contribuye al desarrollo de la resistencia durante el
primer día después de colocado el concreto debido a que es lo más próximo a
hidratarse.
Cuando el cemento Pórtland se combina con agua durante su fraguado y
endurecimiento, se libera cal de alguno de los compuestos. La cantidad de cal
liberada es aproximadamente del 20% del peso del cemento. Bajo condiciones
desfavorables, esto puede causar la disgregación de una estructura por causa
de la acción disolvente de la cal con el cemento. Tal situación deberá
prevenirse adicionando al cemento mineral de silicio tal como la puzolana. El
material adicionado reacciona con la cal en presencia de humedad para
producir un silicato de calcio fuerte.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
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Componente Nivel de reacción
Calor liberado Contribución al valor ultimo de la resistencia del cemento
Silicato Tricálcico
C3Si
medio medio Medio
Silicato Dicalcico
C2Si
Bajo Pequeño Bueno
Aluminato
Tricálcico C3Al
Rápido Grande Pobre
Aluminoferrato
Tetracálcico
C4AlFe
Lento Pequeño Pobre
Tabla 2.1 Contribución de los componentes a la resistencia del cemento (http://www.cement.org/tech/cement_standards_specifications.asp)
2.4 Porcentaje promedio de la composición
Debido a que existen diferentes tipos de cemento para distintas necesidades,
es necesario estudiar la variación del porcentaje en la composición química de
cada tipo a fin de interpretar las razones de la variación en el comportamiento.
La tabla 2.2 estudiada en conjunto con la tabla 2.1 da razones concisas en las
diferencias de reacción para cada tipo de cemento cuando éste está en
contacto con el agua.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
8
Tipo de Componentes (%) Características
cemento C3Si C2Si C3Al C4AFe CaSiO4 CaO MgO Generales
Normal: I 49 25 12 8 2.9 0.8 2.4
Cemento para todo
uso
Modificado: II 46 29 6 12 2.8 0.6 3
Liberación de calor
baja,
utilizada en grandes
industrias
Alta resistencia a
temprana edad: III 56 15 12 8 3.9 1.4 2.6
Alta resistencia en 3
días
Bajo Calor: IV 30 46 5 13 2.9 0.3 2.7
Utilizado en presas de
concreto.
Resistente a
sulfatos: V 43 36 4 12 2.7 0.4 1.6
Utilizado en
alcantarillas y
estructuras expuestas
a sulfatos
Tabla 2.2 Porcentaje de la composición de los cementos Portland (http://www.cement.org/tech/cement_standards_specifications.asp)
2.5 Influencia de la finura del cemento en el desarrollo de la resistencia
El tamaño de las partículas de cemento tiene una fuerte influencia en el nivel
de reacción del cemento con el agua. Para un peso dado de un cemento
finamente molido, el área de superficie de las partículas es mayor que para un
cemento burdamente molido. Este resultado en un mayor nivel de reacción con
el agua y en un proceso de endurecimiento más rápido para grandes áreas de
superficie. Esta es una de las razones de la alta resistencia en un periodo del
cemento tipo III, el cual da en tres días una resistencia que el tipo I la da en
siete días y una resistencia en siete días que el tipo I la da en 28.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
9
2.6 Influencia del cemento en la durabilidad del concreto
La disgregación del concreto debido a ciclos de humedad, heladas, deshielos y
resequedad y la propagación de las grietas resultantes es un concepto de gran
importancia en lo que a durabilidad se refiere. La presencia de manera
uniforme de diminutos vacíos de aire en toda la pasta de cemento, incrementa
la resistencia del concreto al agrietamiento. Esto se logra adicionando aditivos
con inclusores de aire al concreto mientras se mezcla.
Puede disminuirse o prevenirse también la disgregación del concreto debida a
químicos en contacto con la estructura, tal sería el caso de estructuras y
subestructuras portuarias. Algunas veces es necesario especificar cementos
resistentes al sulfato ya que el concreto en tales casos está expuesto a cloruros
y en ocasiones a sulfatos de magnesio y sodio. Por lo general el cemento tipo
V es el mas adecuado para usarse en estructuras marinas.
2.7 Generación de calor durante el fraguado inicial
Debido a que los diferentes tipos de cemento generan diferentes grados de
calor en diferentes niveles, el tipo de estructura gobierna el tipo de cemento a
ser utilizado.
Entre más gruesa y pesada sea la sección transversal de la estructura, es
menor la generación de calor de hidratación que se requiere.
En estructuras macizas tales como presas, muelles y compuertas, el uso del
cemento tipo IV es el más ventajoso.
De la discusión anterior se ve que los factores que gobiernan en la selección
del tipo de cemento a utilizar son el tipo de estructura, el clima y otras
condiciones que existieran durante la construcción.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
10
2.8 Agua
El agua se requiere en la producción del concreto a fin de precipitar la reacción
química con el cemento, para humedecer el agregado y lubricar la mezcla para
una fácil manejabilidad. Puede utilizarse el agua para beber. El agua que tiene
ingredientes nocivos, contaminación, sedimentos, aceites, azúcar o químicos
es dañina para la resistencia y propiedades de fraguado del cemento. Puede
romper la afinidad entre el agregado y la pasta de cemento y puede afectar en
forma adversa la manejabilidad de una mezcla.
Debido a que el tipo de gel coloidal o de la pasta de cemento es el resultado de
la reacción química entre el cemento y el agua, no es la proporción relativa del
agua a la mezcla por completo de los materiales secos lo que hay que tomar en
cuenta, es únicamente la proporción relativa del agua al cemento. El exceso de
agua deja un esqueleto en forma de panal no uniforme en el producto
terminado una vez que la hidratación ha tenido lugar, mientras que muy poca
agua impide una reacción química con el cemento. El producto en ambos
casos es un concreto que es más débil e inferior a uno normal.
2.9 Aire incluido
Con la evaporación gradual del exceso del agua de la mezcla, se producen
poros en el concreto endurecido.
Esto puede mejorar las características del producto si está distribuido de
manera uniforme. Es posible tener una distribución de poros muy uniforme
mediante una introducción artificial de burbujas de aire finamente divididas y
distribuidas de manera uniforme en todo el producto, esto se logra adicionando
agentes inclusores de aire tal como resina vinsol. La inclusión de aire aumenta
la manejabilidad, disminuye la densidad, incrementa la durabilidad, reduce el
afloramiento y la segregación y reduce el contenido de arena requerida en la
mezcla.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
11
Por estas razones, el porcentaje de aire incluido deberá conservarse al valor
óptimo requerido para la calidad de concreto deseada. El contenido de aire
óptimo es 9% de la fracción de mortero del concreto. La inclusión de aire en
exceso del 5 al 6% de la mezcla total debilita la resistencia del concreto en
forma proporcional.
2.10 Relación agua-cemento
Para resumir la discusión anterior, debe mantenerse un estricto control en la
relación agua-cemento y en el porcentaje de aire en la mezcla. Ya que la
relación agua-cemento es la medida real de la resistencia del concreto, deberá
ser el criterio principal que gobierne el diseño de la mayoría de los concretos
estructurales. Por lo general se da como la relación del peso del agua al peso
del concreto en la mezcla.
2.11 Agregados
Los agregados son las partes del concreto que constituyen lo grueso del
producto terminado. Abarcan del 60% al 80% del volumen del concreto, y
tienen que estar graduados de tal forma que la masa total de concreto actúe
como una combinación relativamente sólida, homogénea y densa, con los
tamaños más pequeños, actuando como un relleno inerte de los vacíos que
existen entre las partículas más grandes.
Existen dos tipos de agregados:
1. Agregado Grueso (Grava, piedra triturada o escorias de alto horno).
2. Agregado fino ( arena natural o fabricada )
Debido a que el agregado constituye la parte mayor de la mezcla, entre más
agregado se tenga en la mezcla, esto resultará en un concreto más económico,
a condición de que la mezcla sea de una razonable manejabilidad para el
trabajo especifico en el que se utilice.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
12
AGREGADO GRUESO
El agregado grueso se clasifica como tal si el tamaño más pequeño de la
partícula es mayor a ¼” (6mm). Las propiedades del agregado grueso afectan
la resistencia final del concreto endurecido y su resistencia a la disgregación,
intemperización y otros efectos destructivos. El agregado grueso mineral
deberá estar limpio de impurezas orgánicas y deberá adherirse bien con el gel-
cemento.
Los tipos comunes de agregados gruesos son:
1. Piedra natural triturada: se produce por trituración de piedra natural o
roca de canteras. La roca puede ser de tipo volcánico, sedimentario o
metamórfico. Aunque la roca triturada, de resistencias elevadas en el concreto,
es menos manuable en la mezcla y colocación, que con los otros tipos.
2. Grava natural: Se produce por la acción de intemperismo del agua
corriente en los fondos y riveras de ríos. De menos resistencia que la roca
triturada pero más manuable.
3. Agregados gruesos artificiales: Son principalmente escoria expandida, y
se utilizan con frecuencia para producir concreto ligero. Son derivados de otros
procesos de fabricación, tales como escoria de alto horno o esquisto
expandido, o piedra pómez para concreto ligero.
4. Agregados pesados y para protecciones nucleares: Con las demandas
especificas de nuestra era atómica y los peligros de radiación nuclear debido al
gran numero de reactores atómicos y estaciones nucleares, se tienen que
producir concretos especiales para protección contra los rayos X, rayos gama y
neutrones. En tales concretos, las consideraciones de economía y
manejabilidad no son de primera importancia. Los tipos principales de
agregado grueso pesado son punzones de acero, baritinas, magnetitas y
limonitas.
Mientras que el concreto con agregado ordinario pesa aproximadamente 2400
Kg/cm3, el concreto hecho con estos agregados pesado pesa desde 3600
hasta 5290 Kg/cm3.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
13
La propiedad del concreto pesado para protección de radiación depende de la
densidad del producto compacto más que de la reacción agua-cemento que
determina la resistencia. En algunos casos, la única consideración es la alta
densidad, en tanto que en otros gobierna la densidad y la resistencia.
AGREGADO FINO
El agregado fino es un relleno más pequeño hecho de arena. Varía en tamaño
desde el número 4 hasta el número 100 del tamiz estándar americano. Un buen
agregado fino deberá estar siempre libre de impurezas orgánicas, arcilla o
cualquier material dañino o relleno excesivo de tamaño más pequeño que el
tamiz del numero 100.
Deberá tener de preferencia una combinación bien graduada de acuerdo con
las normas de análisis de tamiz de la Sociedad Americana para Ensaye de
Materiales (American Society for Testing and Materials, 1965)
En el concreto para protección de radiación, los agregados finos utilizados son
municiones finas de acero y mineral de hierro triturado.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
14
GRADUACIÓN DE MEZCLA DE CONCRETO NORMAL
La graduación recomendada de agregados gruesos y finos para concretos de
peso normal se presenta en la tabla 2.3
Tamaño del Por ciento que pasa agregado grueso
tamiz estándar No 4 a No 4 a No 4 No. 4 a Agregado estadounidense 2plg. 1 1/2 plg. 1 plg. 3/4 plg. Fino
2 plg 95 - 100 100 ----- ----- -----
1 1/2 plg ----- 95 - 100 100 ----- -----
1 plg 25 - 75 ---- 95 - 100 100 -----
3/4plg. ---- 35 - 70 ----- 90 - 100 -----
1/2 plg. 10 30 ----- 25 - 60 ----- -----
3/8 plg ---- 10 30 ----- 20 - 55 100
No 4 0 - 5 0 - 5 0 - 10 0 - 10 95 – 100
No 8 0 0 0 - 5 0 - 5 80 – 100
No 16 0 0 0 0 50 – 85
No 30 0 0 0 0 25 – 60
No 50 0 0 0 0 10 30
No 100 0 0 0 0 2 10
Tabla 2.3 Requisitos de graduación para los agregados en concreto de peso normal (ASTM C-33) (http://www.cement.org/basics/concretebasics_concretebasics.asp)
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
15
GRADUACIÓN DE MEZCLAS DE CONCRETO DE PESO LIGERO
Los requisitos de graduación para los agregados en concreto de peso ligero
para el concreto estructural se dan en la tabla 2.4
Designación Porcentajes (por peso) que pasan los tamices de aberturas cuadradas
del tamaño 1 plg 3/4 plg 1/2 plg 3/8 plg No 4 No. 8 No. 16 No. 50 No 100
(25 mm) 19 mm
12.5 mm
9.5 mm
4.75 mm
2.36 mm
1.18 mm
300 µm 1.5µm
Agregado fino
No 4 a 0 ------- ------- ------- 100 85 - 100 ------- 40 - 80 10-35 5 - 10
Agregado grueso
1 plg a No 4 95- 100 ------- 25 - 60 ------- 0 - 10 ------- ------- ------- -------
3/4 plg a No 4 100
90 -
100 ------- 0 - 15 ------- ------- ------- -------
1/2 plg a No 4 ------- 100 90 - 100 0 - 20 0 - 10 ------- ------- -------
3/8 plg a No 4 ------- ------- 100
80 -
100 5 - 40 0 - 20 0 - 10 ------- -------
Agregado grueso
y fino combinados
1/2 plg a 0 ------- 100 95 - 100 ------- 50 - 80 ------- ------- 5 - 20 2 - 15
3/8 plg a 0 ------- ------- 100 90- 100 65 - 90 35 - 65 ------- 10 - 25 5 - 15
Tabla 2.4 Requisitos de graduación para los agregados en concretos ligeros estructurales (ASTM C-330) (http://www.cement.org/basics/concretebasics_concretebasics.asp)
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
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GRADUACIÓN DE AGREGADOS PESADOS PARA PROTECCIONES
NUCLEARES
Los requisitos de graduación para asegurar un concreto pesado se dan en la
tabla 2.5.
Porcentaje que pasa
Tamaño del Tamiz Graduación 1: Graduación 2:
Para tamaño máximo
del
Para tamaño máximo
del
agregado de 1 1/2 plg. agregado de 3/4 plg.
(37.5 mm) (19.0 mm)
2 plg (50 mm) 100 ------
1 1/2 plg (37.5
mm) 95 - 100 100
1 plg (25.0 mm) 40 - 80 95 - 100
3/4 plg (19.0 mm) 20 - 45 40 - 80
1/2 plg (12.5 mm) 0 - 10 0 - 15
3/8 plg (9.5 mm) 0 - 2 0 - 2
Agregado fino
No 8 (2.36 mm) 100 ------
No 16 (1.18 mm) 95 - 100 100
No 30 (600 µm) 55 - 80 75 - 95
No 50 (300 µm) 30 - 55 45 - 65
No 100 (150 µm) 10 -30 20 - 40
No 200 (75 µm) 0 - 10 0 - 10
Modulo de finura 1.30 - 2.10 1.00 - 1.60
Tabla 2.5 Requisitos de graduación para el agregado grueso en el concreto para protección nuclear (ASTM C-637) (http://www.cement.org/basics/concretebasics_concretebasics.asp)
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
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PESOS UNITARIOS DE AGREGADOS
El peso del concreto depende del peso unitario del agregado, el cual depende a
su vez del tipo de agregado: sea normal, ligero o pesado (para protección
contra radiación en plantas nucleares). La tabla 2.6 da los pesos unitarios de
los distintos agregados y el correspondiente peso unitario del concreto.
PESO UNITARIO PESO UNITARIO DEL
TIPO DEL AGREGADO CONCRETO
SECO
COMPACTADO (lb/ft3)
(lb/ft3 )
Concretos aislados
(perita, vermiculita,
etc.) 10 50 20 - 90
Ligero estructural 40 - 70 90 - 110
Normal 70 - 110 130 - 60
Pesado > 135 180 - 380
1 lb/ft3 = 16.03 Kg /m3
Tabla 2.6 Peso unitario de los agregados
(http://www.cement.org/basics/concretebasics_concretebasics.asp)
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
18
2.12 Aditivos
Los aditivos son otros materiales que además de agua, agregado o cemento
hidráulico se utiliza como ingrediente del concreto y se adiciona a la revoltura
inmediatamente antes o durante el mezclado. Su función es la de modificar las
propiedades del concreto para hacerlo más apropiado para el trabajo a mano, o
para ahorrar tiempo de fraguado por economía, o para propósitos tal como el
ahorro de energía evitando métodos artificiales como el curado a vapor.
Los tipos principales de aditivos se resumen como sigue:
a) Aditivos acelerantes
b) Aditivos inclusores de aire
c) Aditivos reductores de agua y aditivos controladores de fraguado
d) Aditivos minerales finamente divididos
e) Aditivos para concretos sin revenimiento.
f) Polímeros
g) Superplasticidas
a) Aditivos Acelerantes
Estos aditivos se adicionan a la mezcla de concreto para reducir el tiempo de
fraguado y acelerar el desarrollo de la resistencia a temprana edad. Los más
conocidos son los cloruros de calcio. Otros acelerantes químicos incluyen una
amplia variedad de sales solubles, tales como cloruros, bromuros, carbonatos,
silicatos, y algunos otros compuestos orgánicos, tal como trietanolamina.
Debe enfatizarse que los cloruros de calcio no deberán utilizarse donde pueda
ocurrir una corrosión progresiva del acero de refuerzo. La dosis máxima es del
2% del peso del cemento Pórtland.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
19
b) Aditivos Inclusores de Aire
Estos Aditivos forman diminutas burbujas de 1 mm de diámetro o menores en
el concreto o mortero durante el mezclado, se utilizan para incrementar la
manejabilidad de la mezcla durante la colocación y mejorar la resistencia al
congelamiento del producto terminado.
La mayoría de los aditivos inclusores de aire se encuentran en forma líquida,
aunque unos cuantos en polvo, escamas o semisólidos. La cantidad de aditivo
que se requiere para obtener un contenido de aire dado depende de la forma y
graduación del agregado que se utilice. Entre más fino sea el tamaño del
agregado, mayor será el porcentaje de aditivo que se necesite. También está
gobernada por otros factores, tales como tipo y condición del mezclador, uso
de ceniza muy fina u otras puzolanas y el grado de agitación de la mezcla.
Puede esperarse que la inclusión de aire reduzca la resistencia del concreto.
Manteniendo el contenido de cemento y la manejabilidad, sin embargo
compensa la reducción parcial de la resistencia debido a la reducción
resultante en la relación agua – cemento.
c) Aditivos reductores de agua y controladores de fraguado
Estos aditivos incrementan la resistencia del concreto. Permiten también una
reducción en el contenido de cemento en proporción a la reducción en el
contenido del agua. La mayor parte de los aditivos reductores de agua son
solubles en ella. El agua que contiene viene a ser parte del agua que se mezcla
en el concreto y se adiciona al peso total del agua en el diseño de la mezcla.
Debe enfatizarse que la proporción del mortero al agregado grueso siempre
será la misma. Cambios en el contenido de agua, contenido de aire, o
contenido de cemento se compensan con las correspondientes variaciones en
el agregado fino de manera que el volumen del mortero sea el mismo.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
20
d) Aditivos Finamente Divididos
Son aditivos minerales que se utilizan para corregir deficiencias en las mezclas
de concreto suministrando finos faltantes del agregado fino; mejoran una o mas
cualidades del concreto, tales como reducir la permeabilidad o expansión, y
reducir el costo de los materiales con que se produce el concreto. Tales
aditivos incluyen cal hidráulica, cemento de escoria, ceniza muy fina y puzolana
natural en bruto o calcinada.
e) Aditivos para Concreto sin Revenimiento
El concreto sin revenimiento se define como un concreto con un revenimiento
de 1 plg. (25 mm) o menos inmediatamente después del mezclado. La
selección del aditivo depende de las propiedades que se desee del producto
terminado, tales como su efecto sobre la plasticidad, tiempo de fraguado y
desarrollo de la resistencia, efectos de congelamiento y deshielo, resistencia y
costo.
f) Polímeros
Son nuevos tipos de aditivos que permiten producir concretos de muy elevada
resistencia a la compresión de hasta 15,000 lb/plg2 ( 1000 Kg/cm2) o mayor y
una resistencia a la tensión de 1,500 lb/plg2 ( 100 Kg/cm2) o mayor. Tales
concretos se producen en forma general utilizando un material polimerizado a
través de la modificación de la propiedad del concreto mediante la reducción de
agua en el campo, o de la impregnación o irradiación, bajo elevada temperatura
en el laboratorio.
El concreto polímero modificado (PMC) es un concreto hecho mediante la
adición de resina y endurecedor como “aditivo”. El principio es el de remplazar
parte del agua de la mezcla por el polímero para obtener la elevada resistencia
a la compresión y otras cualidades.
CAPITULO II TECNOLOGÍA DEL CONCRETO
21
La relación óptima polímero-concreto por peso no es del todo cierta dentro del
rango de 0.3 – 0.45 para obtener tales elevadas resistencias a la compresión.
g) Super Plasticidas
Son también nuevos tipos de aditivos, los cuales pueden llamarse “aditivos
químicos reductores de agua de alto nivel”. Existen tres tipos de plasticidas:
1. Condensados de melamina formaldehído sulfonados, con un contenido
de cloruro de 0.005%.
2. Condensados de naftalina formaldehído sulfonados, con un contenido de
cloruro casi nulo.
3. Lignosulfonatos modificados, los cuales no contienen cloruro.
Estos aditivos están hechos de sulfonados orgánicos y se llaman
“Superplasticidas” debido a sus grandes cualidades para facilitar la reducción
del contenido de agua en una mezcla de concreto e incrementando a la vez el
revenimiento hasta 8 plg (206 mm) o más. Es aconsejable una dosis de 1 a 2%
del peso de cemento. Una dosis más elevada puede resultar en una reducción
de la resistencia a la compresión.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
22
CAPITULO III
DETERIORO DEL CONCRETO
3.1 La humedad en la construcción
La tendencia actual es el empleo de los sistemas de construcción con
elementos prefabricados; los elementos prefabricados son una gran variedad
de piezas de concreto perfectamente seco, las cuales se montan y se conectan
en la obra.
Lo anterior no ocurre con los sistemas tradicionales de construcciones de
concreto colados y fraguados en la obra o en elementos de mampostería
junteados con morteros que conservan cierto contenido de humedad durante la
construcción y aún tiempo después.
Secado Natural
En el sistema tradicional no hay mas remedio que dejar que la obra seque
antes de proceder a los acabados, un aspecto que favorece al secado de las
estructuras es el clima, así si se termina la obra en antes de la época de lluvias,
los climas cálidos favorecerán el secado para poder proceder posteriormente
con los acabados finales.
Pero la elaboración puede durar mucho tiempo, a veces años enteros cuando
se emplean materiales tales como el concreto compacto, o muros porosos
revestidos recovados impermeables. En el caso de muros donde una sola cara
se impermeabilice, la evaporación tendrá efecto por la otra. Tal evaporación
puede convertirse fácilmente en fuente de eflorescencias.
Un caso particular del secado de la obra es el de productos orgánicos, en
donde durante el secado se debe evitar el empleo de madera demasiado
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
23
húmeda (por el peligro de putrefacción), por lo que suele tomarse suficientes
precauciones para conseguir una madera del grado de sequedad requerida.
En todo caso resulta inadmisible recubrir las maderas de pinturas,
impregnaciones mas o menos impermeables, si no se les ha extraído antes
todo exceso de humedad. Por ello se recomienda que cuando se coloquen los
marcos de puertas y ventanas en obra antes de construirse los muros, se
pinten únicamente las superficies de madera que han de estar en contacto con
la obra, dejando sin pintar las otras dos caras de la madera del marco.
Velocidad del Secado
El secado de un material depende en gran medida de las condiciones
climáticas del lugar (temperatura, humedad, presión, velocidad del viento), y al
mismo tiempo de la textura del material y, particularmente de sus poros que
conducen la humedad a la superficie de evaporación.
Los materiales con poros de mayor diámetro (ladrillo, cal) se secan
rápidamente; los materiales de estructura fina, en cambio (mortero de cemento,
madera), tardarán mucho en perder el agua. Las cavidades más importantes o
las fisuras (porosidad del concreto fisurado por contracciones) aceleran el
secado. Además, hay que tener en cuenta el exceso de agua a evaporar, que
varia según los materiales empleados y que pueden rebasar los 200 litros de
agua por metro cúbico de ladrillo, así como el espesor del muro siendo la
duración del secado sensiblemente proporcional al cuadrado de este espesor.
Secado Artificial
No siempre puede acomodarse la marcha de la obra al ritmo de las estaciones;
por lo regular hay que prescindir del tiempo independizándose de sus
inclemencias. En estos casos se procura el secado de la obra por medio de
una buena ventilación a base de fuertes corrientes de aire o empleando
calefactores y ventiladores.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
24
Las duraciones del secado pueden resultar evidentemente muy largas,
especialmente en los países húmedos en donde la evaporación es más lenta.
La temperatura juega efectivamente un papel muy importante, como puede
observarse en la figura 3.1 en donde la duración del secado esta en función de
la temperatura cuando mas alta temperatura se alcance, el rendimiento de los
calefactores será mejor. Desde luego es preferible secar los elementos de
ladrillo y carpintería antes de proceder a los enyesados y pintados, que hacen
la evaporación más difícil.
En dos o tres días, recurriendo a medios artificiales, pueden conseguir el
secado suficiente.
Figura 3.1 Duración de secado en función de la temperatura
(http://www.nrmca.org/aboutconcrete/cips/CIP28es.pdf)
3.2 Tratamiento Electro-osmótico
Se basa en la circulación espontánea de corriente eléctrica entre un muro
húmedo de tabique y el suelo igualmente húmedo, en que se asienta. El valor
de esta corriente eléctrica puede alcanzar los 600 o 700 milivolts. Bajo el efecto
de esta corriente, el agua se desplaza del muro hacia la tierra. La explicación
práctica se efectúa como sigue: unos dispositivos de contacto se empotran en
la mampostería de ladrillo y se conectan a unas tomas de tierra metálicas,
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
25
mediante conductos debidamente aislados. Lógicamente, el tipo de contactos,
conductores, el número de puentes eléctricos y, en general la instalación serán
función del grado de humedad de la tierra, de su reacción (ácida o alcalina),
etc., por lo que cada caso requerirá un estudio específico.
Figura 3.2 Tratamiento Electro-osmótico
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
Una aplicación práctica del proceso electro-osmotico es el ladrillo Raem. (Fig.
3.3). Se trata de un ladrillo hueco, de sección triangular, que se empotra en los
muros. En la cara que queda al exterior lleva rejilla de cobre y en la cara interior
una lamina, también de cobre. La rejilla y la lamina van unidos entre si por dos
dobles hilos de cobre, de manera que dos hilos discurren por el hueco del
ladrillo y los otros dos por las caras exteriores, quedando estos empotrados en
los muros. A través de estos hilos se forman espontáneamente corrientes
eléctricas, debido a la diferencia de humedad entre la rejilla exterior y la lámina
o pie interior, que esta en contacto directo con la obra.
Figura 3.3 Ladrillo Raem
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
26
La corriente tendrá una acción electro-osmótica que invertirá la subida capilar
del agua por el interior del muro y la dirigirá hacia los huecos de los ladrillos, en
cuyo interior se evaporará.
El tratamiento electro-osmótico puede complementarse con el de electroforesis,
en este, las perforaciones de la obra donde se introducen los electrodos se
llenan de determinada sustancias parcialmente ionizables. Estas son diluidas y
arrastradas hacia abajo por el agua que se desplaza debido al tratamiento
electro-osmótico y, al dispersarse la corriente eléctrica fraguan, obturando los
capilares de la obra, con lo que se evita la nueva ascensión de agua por
capilaridad.
3.3 Humedad del suelo
En la mayoría de los casos no puede evitarse que el suelo sea húmedo. Pero el
suelo puede estar saturado o no de humedad, es decir, que los poros pueden o
no estar llenos de agua liquida. Una gran parte del suelo siempre esta saturada
de agua, formándose el nivel de aguas freáticas, cuyo nivel superior
corresponde al nivel de agua en los pozos.
En realidad, el suelo se encuentra saturado de agua hasta un nivel superior a
dicha capa, debido a las fuerzas capilares, tanto mas superficial cuanto más
finos sean los poros; estas fuerzas elevan el agua a alturas superiores de 20 a
30 cm, en general, sobre el nivel del aguas freáticas. A un nivel superior, los
poros, sin estar saturados de agua absorben una cantidad más o menos
importante. Finalmente, solo muy cerca de la superficie del terreno, el
contenido del agua del suelo puede ser bastante débil, gracias a la absorción
por las raíces de las plantas o a la evaporación al contacto con el aire y la
acción de los rayos solares.
En la práctica hay que distinguir entre lo que sucede por debajo y por encima
de la capa de agua subterránea. En la primera zona el suelo está saturado y el
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
27
agua actúa con presión sobre cualquier parte de la obra sumergida. La fuerza
de penetración será tanto mayor cuanto mas se descienda por debajo del nivel
del agua. En la segunda zona, es decir, por encima del nivel freático, ésta
penetra desde abajo por capilaridad o desde arriba, procedente de la lluvia,
nieve, regado, etc.
Figura 3.4 Distribución de la humedad en el suelo
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
En la figura 3.4 presentamos un esquema de la distribución de la humedad en
el suelo. El nivel freático varía ligeramente durante el transcurso del año y con
las lluvias, pero sigue más o menos la configuración del suelo, aproximándose
más a la superficie en los fondos que en los promontorios. Por lo que interesa
en general construir en los lugares elevados. Es aconsejable, por lo tanto,
asegurarse del nivel freático por medio de sondeos, sin olvidar que el nivel
superior de la tierra saturada de agua es más elevado que el nivel freático
mismo, alcanzando en ciertas arcillas uno o dos metros arriba del nivel freático.
En otros casos la capa de agua se encuentra bajo presión (Pozos artesianos),
lo que puede obligar a la utilización de dispositivos especiales análogos a los
que se adopta en la zona de la capa acuática. Tales presiones pueden
producirse también en forma intermitente, siendo la solución a la misma:
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
28
construir ataguías. Es una solución muy costosa, por lo que debe evitarse en
cuanto sea posible.
El nivel freático puede cambiar no solo según la estación del año, sino también
por circunstancias imprevisibles o poco previsibles. Por ejemplo:
• Una corriente subterránea de agua puede desviarse por efecto de una
obra vecina (muro de un sótano, túnel, construcción subterránea, etc.),
afectando las fincas incluso algo alejadas.
• El cambio progresivo de zona agrícola o zona industrial puede llevar
consigo un aumento de la humedad del suelo, al no ser absorbida por los
vegetales.
• El cambio de tipo de industria también puede afectar. En las zonas de
industria textil, por ejemplo, se absorbía gran cantidad de agua de pozos y ríos,
que era devuelta a desagües canalizados y no a la tierra. La desaparición de
estas industrias y la implantación de otras de tecnología distinta puede
ocasionar también una paulatina elevación del nivel freático.
3.4 Drenaje
La primera precaución para protegerse contra el agua del suelo consiste en
alejarla de las cimentaciones. Los drenajes y pozos absorbentes tienen por
misión apartar de los cimientos las aguas pluviales filtrada a través del suelo
por la gravedad, pudiéndose bajar por el mismo procedimiento el nivel de la
capa húmeda.
Cuando las condiciones geológicas son favorables, como el caso representado
en la figura 3.5, bastante frecuente, un pozo que llegue a una capa absorbente
dará el resultado pretendido.
Pero en la mayoría de los casos hay que recurrir al drenaje. Las drenes son
generalmente tubos de concreto poroso, colocados en pendiente del 1 al 5%.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
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Figura 3.5 Pozo de absorción para alejar el agua freática de la cimentación
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
3.5 Ataguías
Cuando parte del suelo está contenido en la capa húmeda, puede recurrirse a
las ataguías. Estas son diques provisionales para atajar el paso del agua
durante la ejecución de los trabajos.
Un sistema de contención sin riesgos de figuración, puede resolverse con una
doble barrera de ataguías, esto es; un primer cajón (interior) de cemento
armado calculado para los esfuerzos existentes (cargas del edificio, presiones
del agua), y un segundo cajón igualmente de concreto armado con dosificación
y granulometría particularmente cuidadas para conseguir una buena
impermeabilización y la superficie exterior hidrófuga, es decir, que impide el
paso del agua. Una buena disposición consiste en colocar entre los dos
cajones un concreto ciclópeo de grades poros, poco capilares.
En los casos en los que se presente filtración de aguas corrosivas, hay que
proteger el conjunto de la ataguía por una capa impermeable. La colocación de
esta capa debe hacerse con cuidado, no directamente sobre la tierra, si no
entre otras capas de concreto o mortero o sobre una solera de ladrillos.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
30
3.6 Barreras anticapilares
Teniendo en cuenta que en ciertos casos la humedad del suelo penetra en los
paramentos por la acción de las fuerzas capilares, tanto más intensas cuanto
más finos sean los poros como en los suelos arcillosos, puede resultar
adecuado colocar entre los elementos o paramentos de construcción y el suelo,
unos conjuntos de poros grandes, tales como pedraplenes, capas de tezontle o
concreto ciclópeo de gran granulometría y de poca dispersión (grava de grano
grueso, sensiblemente todos del mismo tamaño). Es lo que generalmente se
efectúa sobre el terreno bajo losas de cimentación con capas alternadas de
tepetate y tezontle para poder romper la capilaridad en suelos salitrosos,
también bajo terraplenes, o en construcciones subterráneas y es una solución
que, en muchos casos, puede resultar suficiente.
3.7 Juntas Impermeables
Consisten en establecer juntas horizontales en los muros, a nivel del suelo o
ligeramente por encima de éste. Suelen efectuarse con láminas asfálticas o un
producto impermeabilizante.
Los objetivos de dichas juntas son: En primer lugar evitar una infiltración
demasiado abundante de agua por el suelo y evitar que la humedad suba por
los muros por la acción de las fuerzas capilares.
Este tipo de juntas suele aplicarse en edificios de poca altura.
3.8 Tratamientos Impermeabilizantes
La solución aparentemente más simple para evitar la propagación de la
humedad consistirá en hacer que los materiales de cimentación como piedra o
concreto no contengan humedad, lo que se conseguirá obturando sus poros.
Lo anterior se puede lograr por medio de tratamientos impermeabilizantes,
obtenidos por la adición de productos diversos de concreto en el momento de
su construcción en obra. Estos productos se dividen en dos grupos:
Impermeabilizantes de superficie, los cuales se comportan como superficies
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
31
aislantes e Impermeabilizantes integrales, que tienen por objeto mejorar el
conjunto del material.
Los Impermeabilizantes integrales son por lo general productos coloidales
añadidos a los concretos y morteros. Algunos tipos de los utilizados en los
morteros influyen sobre la resistencia mecánica, por lo que se recomienda
actuar con precaución antes de utilizarlos. Los específicos de concreto no
suelen presentar este inconveniente.
Un aditivo impermeabilizante, no obstante, difícilmente mejorará un concreto
defectuoso. Es por tanto condición imprescindible partir de concretos
preparados con granulometrías y dosificaciones adecuadas y de una correcta
colocación y compactación en obra, con el tiempo de vibrado que sea
necesario. Por otra parte, se trata de productos cuyos efectos varían
notablemente según la dosificación que se emplee, por lo que será preciso
efectuar algunos ensayos previos y, desde luego, ajustarse a las indicaciones
del fabricante.
Los diferentes impermeabilizantes que se ofrecen en el mercado pertenecen a
alguno de los siguientes tipos:
• Materias muy finas: bentonitas, tierra de infusorios, emulsiones de
resinas sintéticas muy finas, etc.
• Sales de ácidos grasos: son esencialmente jabones (estereatos, oleatos,
lauratos).
• Sales minerales: sulfatos de aluminio, fluosilicatos de zinc o magnesio, y,
en menor grado, los silicatos de sodio y potasio y los carbonatos alcalinos.
Existen además materiales que, indirectamente, favorecen la impermeabilidad
del concreto, sin ser propiamente impermeabilizantes:
• Fluidificantes o plastificantes: reducen la relación agua/cemento,
proporcionando un concreto más compacto y resistente. Suelen ser
lignosulfonatos, resinas, etc.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
32
• Aceleradores de fraguado: los más utilizados parten de cloruros alcalino-
térreos (cloruro de cal, principalmente).
3.9 Cámaras de aire
Son muy eficaces para impedir el paso de humedades del suelo a los muros de
los sótanos, las cámaras de aire estarán entre dichos muros, y la tierra que los
rodea. La tierra circundante tendrá que sostenerse por medio de un muro, que
se aligerará con numerosos estribos para transmitir los empujes laterales al
muro de carga. Estos muros no se ligarán con el muro de carga, por el
contrario, se pintará la superficie de contacto previamente con alquitrán u otra
materia aislante.
Figura 3.6 Cámara de aire
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
Cuando en la construcción del muro se utilice la tierra exterior como cimbra, la
penetración de humedades a través del muro sólo puede evitarse mediante el
empleo de aditivos impermeabilizantes en el concreto. También se puede
construir una cámara por el interior, previendo además una canalización para el
agua que pueda penetrar en la cámara y una impermeabilización de la base de
la cámara y del tabique.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
33
3.10 Protección contra la acción química del suelo
No solo conviene proteger el edificio contra la humedad del suelo en sí, sino
también contra la acción química del mismo o de las aguas subterráneas.
En primer lugar son afectados de corrosión los métales enterrados en el suelo,
problema particularmente importante para las tuberías de las instalaciones.
La corrosión es un fenómeno que se produce por electrólisis y exige por lo
tanto la presencia, del metal enterrado y de agua conteniendo sales o gas
disuelto. Se produce una corriente entre metal y solución que provoca la
corrosión. Por lo general, hay que recurrir a técnicas especiales de protección:
• Embebiendo el armado de los elementos o las tuberías con un concreto
impermeable.
• Con revestimientos especiales preferentemente revestimientos
bituminosos.
• Por protección catódica, que consiste en conectar una corriente continua
al tubo que se desea proteger, por una parte, y a una toma de tierra, por otra,
con lo que se evitan corrientes electrolíticas.
Los mismos procedimientos pueden emplearse en la protección de tuberías en
balastros corrosivos (escorias sin calidad) o en concretos atravesados por
corrientes parásitas.
3.11 Acción de los sulfatos
La acción de las aguas subterráneas sobre piedra, ladrillos o concretos pueden
contener la presencia de sulfatos solubles (principalmente sulfatos de
magnesio, calcio, sodio o potasio) que producen ligeras manchas llamadas
eflorescencias en los ladrillos y en los concretos compactos. Esta acción de los
sulfatos, es particularmente patente en los suelos arcillosos o ácidos, o en la
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
34
capa acuosa en contacto con las rocas sulfatadas o desagües industriales
sulfurosos, como los derivados de procesos mineros o de las industrias
químicas y del papel.
La vegetación favorece la acción de estos sulfatos al aumentar la acidez.
Desde luego, el concreto de cemento Pórtland es atacado por gran número de
aguas subterráneas, llamadas agresivas, que no solamente son aguas ácidas
propiamente dichas, sino también aguas dulces, aguas de tobera, aguas
procedente de nieve o hielo fundido, aguas selenitosas, aguas magnésicas,
etc.
La presencia de sulfatos en el concreto al reaccionar químicamente con la cal
hidratada de la pasta de cemento y con el aluminato de calcio hidratado, forma
productos sólidos de yeso y ettringita que se expanden desintegrando la matriz
de la pasta de cemento.
Los defectos producidos por los sulfatos adquieren los aspectos siguientes:
En las mamposterías de ladrillo sin aplanar, deformación y grietas en el
paramento, debidos a la dilatación del mortero, rotura de los bordes de los
ladrillos, deterioro superficial del mortero, como la causada por las heladas, que
luego continúa ocasionando una laminación de las juntas y, por último grietas
en el paramento.
En muros aplanados, acentuación de las grietas horizontales a lo largo de las
juntas, grandes grietas horizontales y verticales en el aplanado, apareciendo en
algunos abombamientos, desconchamientos y desprendimientos de aplanados,
apareciendo generalmente eflorescencias blancas en la superficie de los
ladrillos expuestos. En los fustes de chimeneas, el ataque de los sulfatos puede
producir un encorvamiento gradual, observándose grietas horizontales que
corresponden a las juntas de la mampostería.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
35
El examen atento de los ejemplos descritos es, por lo general, suficiente para
evidencias que son debidos al ataque de los sulfatos, a los morteros y
aplanados.
Esas lesiones se deben a la acción química entre los sulfatos contenidos en la
mampostería y los aluminatos que contienen el cemento Pórtland o las cales
hidráulicas empleadas en el mortero y aplanados, de la que resulta un nuevo
compuesto que causa un aumento de volumen. Dicha acción es más rápida en
presencia de humedades.
Los sulfatos pueden estar contenidos en los ladrillos, especialmente en los
poco cocidos y en las piedras. Pueden provenir también del suelo, disueltos en
agua que sube por capilaridad, o estar contenidos en la atmósfera o en el agua
del mar, lo que contaminaría la mampostería.
Las lesiones citadas se manifiestan con mayor frecuencia en chimeneas,
losas, muros de contención, mamposterías cubiertas con un aplanado grueso
de cemento en el que se haya producido grietas de contracción y en las
inmediaciones de las bajadas de agua pluvial de los muros.
Si las lesiones de los sulfatos se descubren al principio de producirse, se
evitará su propagación eliminando las fuentes de humedad; se volverá a
aplanar de nuevo la parte afectada después de quitar todo el aplanado viejo
que no quedara bien adherido al muro.
Los fustes de chimeneas encorvados no pueden enderezarse; no hay más
remedio que desmontarlos y volverlos a construir. Como la humedad que
facilita la formación de los sulfatos suele provenir en estos casos del agua de
condensación en las campanas de las chimeneas, ésta se reduce aislando los
conductos de humo o disponiendo ventiladores que fuercen el tiro.
Para prevenir el deterioro debido a los sulfatos, se debe evitar en lo posible la
formación de humedades. En todas las partes de la obra en que deben
esperarse humedades anormales (muros de contención, pozos registros,
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
36
sótanos, etc.), solo deben emplearse ladrillos de bajo contenido en sulfatos
(muy cocidos). Las mamposterías expuestas a las salpicaduras del agua de
mar deben construirse con ladrillos densos y mortero de cemento.
No añadir nunca yeso a los morteros que contengan cemento Pórtland o cales
hidráulicas como se acostumbra por algunos albañiles para alargar la duración
del fraguado. No aplicar revestimientos ricos en cemento o ladrillos que
contengan alta proporción de sulfatos, ya que en ellos se forman fácilmente
grietas de contracción, por las que puede penetrar el agua. Las subidas de
humos en las chimeneas domesticas de combustible sólido, se construirán
aisladas de los tabiques o muros que forman el fuste de la chimenea.
Por último, se puede diseñar un concreto con mayor resistencia a los sulfatos
empleando una baja relación agua-cemento y un factor adecuado de cemento
con aluminato con bajo contenido tricálcico y con un aditivo inclusor de aire. Un
cemento con humo de sílice (microsílice), ceniza volante y la escoria molida
mejora la resistencia al ataque de los sulfatos porque reduce el elemento
reactivo como el calcio que es necesario para la reacción espansiva con los
sulfatos.
3.12 Carbonatación
La carbonatación es una reacción entre los gases ácidos en la atmosfera y los
productos de la hidratación del cemento.
El dióxido de carbono (CO2) penetra por los poros del concreto y reacciona con
el óxido de calcio. La reacción resultante reduce el PH del concreto de valores
entre 12 y 13 cuando recién fue mezclado a valores de 10.
La disminución anterior del PH del concreto acelera el proceso de corrosión del
acero de refuerzo, al estar rodeado de un concreto que tiende a convertirse en
un medio ácido cuyos valores originales de PH permitían considerarlo como
alcalino y como una capa protectora para el acero de refuerzo que se
denomina pasividad.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
37
El proceso de carbonatación requiere de cambios de humedad desde seco
hasta mojado y nuevamente a seco, es decir, requiere la presencia de agua y
de dióxido de carbono y en concretos de buena calidad el proceso es muy lento
del orden de 1 mm de penetración por año.
3.13 Acción de los Cloruros
Los cloruros están presentes en el agua de mar o cuando se usan sales
descongelantes en los elementos de concreto en lugares donde hay nevadas.
Cuando los cloruros penetran en el concreto y dependiendo de la
concentración de los cloruros, de la penetración de la humedad, oxigeno y de
que si se llega hasta donde se encuentra el acero de refuerzo, generarán su
corrosión.
La corrosión genera una capa expansiva del óxido de hierro (herrumbre) la cual
genera fuerzas de tensión con lo que el concreto alrededor del acero se astilla
y se deslamina.
Cuando el PH del concreto es alto del orden de 13.2 se requiere una
concentración de 8000 ppm de iones de cloruro para iniciar la corrosión,
cuando el PH se reduce a 11.6 la corrosión del acero de refuerzo se puede
iniciar con solo 71 ppm de iones de cloruro.
En las especificaciones Norteamericanas ACI 224R-90 se limita el ancho de
grieta tolerable en los elementos de concreto en función de las condiciones de
exposición:
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
38
Condición de Exposición Ancho de grieta tolerable (mm)
Aire seco, membrana protectora 0.41
Humedad, aire húmedo, suelo 0.30
Químicos para deshielar 0.18
Agua de mar y rocio de agua de mar; ciclos de
mojado y secado
0.15
Estructuras que retienen agua 0.10
Tabla 3.1 Anchos de grieta tolerable según el ACI 224R-90.(Peter
Emmons,2005,pp.13)
Nota: 0.10 mm es el ancho de un cabello humano y no se percibe a simple
vista a menos que la superficie se humedezca y se deje secar.
3.14 Reacción Alcali-Agregado
Los cambios internos de naturaleza química que ocurren dentro del concreto y
que dan origen a grietas y fracturas acompañadas a menudo por la
desintegración de las superficies, pueden ocurrir bajo ciertas combinaciones de
cemento y agregados. Entre los cementos de alto contenido de álcalis
(hidróxido de potasio, sodio y calcio) y los agregados que contiene sílice
soluble, ocurre una acción alcalina que da por resultado la formación de una
gelatina expansiva formada por hidróxido alcalino con agua y sílice, esta
reacción se conoce como reacción alcali-agregado.
A menudo puede modificarse la química del cemento o puede usarse un aditivo
para disminuir la reacción entre el cemento y el agregado.
Cabe mencionar, que la reacción álcali-agregado siempre ocurre con la
presencia de humedad, por lo que una vez más se debe prevenir de alguna
forma que la humedad penetre dentro de los elementos de concreto.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
39
En la práctica se puede realizar un método que utiliza la técnica de
fluorescencia de acetato de uranilo, que es un método rápido y económico
independientemente de poder realizar pruebas petrográficas del concreto para
detectar reacciones álcali-agregado.
3.15 Eflorescencias
Una de las principales consecuencias de la infiltración de agua en materiales
porosos como los blocks de cemento-arena y tabiques, recibe el nombre de
eflorescencias. Son unas manchas, generalmente blancas, que aparecen
frecuentemente en las superficies de los muros tanto en los de piedra como en
los de mampostería de ladrillo y en los morteros y aplanados. Son causas de
estas manchas las sales que contienen los materiales del muro o el terreno
cercano y la presencia de humedad. El agua disuelve dichas sales y las
arrastra consigo a través del muro. Al llegar a la superficie, el agua se evapora
dejando como residuo las sales recristalizadas. Estas, son en su mayoría
nitratos alcalinos y de magnesio y, menos frecuentemente, carbonatos. Si entre
ellas existen sales de hierro, las manchas aparecen coloreadas con tono
amarillento.
Si el agua contiene sustancias orgánicas procedentes, por ejemplo de la
recristalización, produce el salitre (nitrato de sodio o de potasio), que no es más
que un caso particular de las eflorescencias.
Más que la naturaleza de las sales conviene averiguar la procedencia de las
mismas y la del agua que las disuelve y recristalizan en forma de
eflorescencias.
Las sales pueden provenir de los materiales empleados, del suelo inmediato al
muro y de contaminación atmosférica o del mar.
La humedad puede proceder del suelo y pasar a través de la cimentación; o
también del agua empleada en la construcción; o de desagües y cañerías con
pendientes insuficientes o mal dirigidas.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
40
Para determinar si los materiales contienen sales eflorescentes pueden
realizarse los ensayos siguientes:
Se impregna por completo la pieza de ensayo de agua destilada, colocándola
verticalmente en un recipiente plano en forma de platillo que se llena de agua
hasta una altura de 10 a 15 milímetros y se renueva hasta que la pieza esté
totalmente impregnada. Si el ladrillo o la piedra contiene sales solubles,
aparecerán eflorescencias blancas en la superficie de los mismos.
Figura 3.7 Detección de Eflorescencias en tabiques o ladrillos
(http:/search.live.com/images/results=humedad+en+las+construcciones)
Los sulfatos y sales solubles provienen del suelo, las eflorescencias que
provocan aparecen cerca del suelo con mayor intensidad, siendo más débiles a
mayor altura hasta donde llegue la humedad del suelo.
Si el agua causante de las eflorescencias es la empleada en la construcción,
las manchas sólo se producirán cuando la obra tarde en secarse, y vuelven a
presentarse en la siguiente época de lluvias.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
41
Cuando los orígenes del agua son fugas de desagües y cañerías, la misma
ubicación de las eflorescencias revelará el lugar de penetración de la humedad,
lo mismo cuando los causantes son cornisas y elementos arquitectónicos mal
perfilados.
Para reparar las eflorescencias, se debe limpiar la superficie en seco con
cepillo. Si el diagnostico ha determinado que la humedad sólo proviene del
agua empleada en la obra, basta volver a cepillar cada vez que reaparecen las
eflorescencias. Estas desaparecerán totalmente cuando toda el agua se haya
evaporado.
Si las humedades tienen otros orígenes, se deberá eliminar la fuente de
humedad o si el elemento debe estar expuesto a la humedad, se deberá de
emplear un tratamiento impermeabilizante. Por ejemplo, un muro que no está
saturado de humedad puede impregnarse de acido clorhídrico, este penetrará
en los poros, reaccionará con la cal y formará cloruro de calcio que eflorece y
tapona los poros e impide el paso y la formación de nuevas eflorescencias.
Se puede evitar la formación de eflorescencias si se tiene las prevenciones
siguientes:
• Evitar el empleo de materiales con alto contenido de sales solubles. Se
realizarán los ensayos descritos al escoger los materiales ensayos que tienen
mayor importancia en las mamposterías. En los morteros puede adicionarse
cloruro cálcico. durante el amasado (1 kg por cada 50 de cemento o de cal) que
absorbe la humedad y forma sulfato cálcico, menos soluble que los sulfatos
alcalinos.
• Evitar la penetración de humedades en los muros mediante un diseño
apropiado y el empleo de impermeabilizantes eficaces.
• Evitar el uso de ladrillos porosos en contacto con piedra caliza, porque
favorece la contaminación atmosférica como origen de las sales.
• Evitar el mojado excesivo de los materiales durante la construcción.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
42
• Prever una aireación conveniente que evite la condensación del vapor
del agua en las paredes de los cuartos de baño, cocina, etc. (Para evitar
eflorescencias en los interiores).
3.16 Criptoflorescencias
Los defectos debido a las criptoflorescencias, que son otra de las
consecuencias del empleo de materiales porosos, consiste en
desconchamientos de la superficie de las piedras; degradación de la parte
exterior de algunos ladrillos y en las obras con aplanados o revestimientos, el
desprendimiento parcial o total de éstos.
Se conocerá que los anteriores defectos son debido a criptoflorescencias, en
que las paredes dañadas son siempre superficiales. Desprendiendo la piedra
desmoronada hasta llegar a la parte que permanece firme, se encontrarán
vestigios de sales en forma de eflorescencias. Igualmente aparecerán
eflorescencias debajo del revestimiento desprendido. En cuanto a las
mamposterías, la degradación es también superficial, a veces en alguno que
otro ladrillo, y otras, en extensiones continuas más o menos grandes.
Las criptoflorescencias son debidas a las mismas causas que las
eflorescencias con la diferencia de que la recristalización de las sales disueltas
tienen lugar en una capa interior de la obra afectada y no en su superficie, en la
que nada se nota hasta producirse su destrucción.
Se puede realizar una reparación en un elemento de piedra, desprendiendo
completamente la parte desconchada y lavar bien la superficie nueva con agua
clara y cepillarla varias veces. Luego se labran una serie de ranuras de anclaje
y se rellena el hueco con mortero formando por una parte y media de cemento
Pórtland con tres partes de cal y doce partes de arena. No conviene aumentar
más la proporción de cemento Pórtland porque este introduciría nuevamente
sales solubles en la piedra. Si la parte afectada es bastante profunda, se
mezclan al mortero pedazos de piedra previamente limpiados. Pueden añadirse
al mortero colorante para imitar el color de las piedras.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
43
Para el caso de ladrillos o tabiques de barro recocido, se debe de picar su
superficie dañada y colocar trozos de otra pieza que esté bien cocida cuyo
contenido en sales haya sido examinado previamente. Si toda la superficie está
atacada, el único remedio es aplanarla, cuidando de picar antes ranuras en el
muro para asegurar la adherencia del acabado o sustituir todas las piezas
dañadas.
Para reparar los aplanados de un muro, se pican todas las zonas afectadas y
se limpia minuciosamente el muro de escombros y polvo y se reviste
nuevamente con mortero de cemento impermeable.
Puede evitarse la formación interior de criptoflorescencias utilizando buenos
materiales y aislando la obra de posibles penetraciones de humedades. Vale
todo lo dicho en el capitulo de eflorescencias, debiéndose tener particular
cuidado en emplear morteros demasiado fuertes, es decir, con alta proporción
de cemento en la mezcla, pues contiene muchas sales solubles que al penetrar
en los poros de los ladrillos o de las piedras dan lugar a formación de
criptoflorescencias.
Debe procurarse que la densidad del mortero sea equivalente a la del material
empleado en la obra. Para piedras de regular consistencia, lo mejor es emplear
un mortero compuesto de una parte de cemento Pórtland por tres de cal y doce
de arena. Para mampostería de ladrillo, el mortero preferible será una parte de
cemento Pórtland por dos de cal y nueve de arena. La arena preferible para el
mortero, es la de piedra triturada; pero puede emplearse la de río, bien lavada.
3.17 Casos de deterioro en estructuras de concreto
Muchas estructuras se encuentran expuestas a un medio ambiente agresivo
como al agua de mar, la abrasión por hielo, las mareas y la intemperie en
general.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
44
Por ejemplo, en muchas estructuras portuarias es común el deterioro de los
pilotes que se hincan en el lecho marino para su soporte, el deterioro reduce
paulatinamente la sección de los pilotes hasta el 50% de su diámetro original lo
cual hace necesaria su revisión y reforzamiento estructural.
La protección contra el envejecimiento natural, las influencias del agua salada
ayudadas por la acción química de las mareas y el viento, ha traído como
resultado el reconocimiento de que se necesitan concretos de densidad
especial, y de que es económico y aconsejable hacer un tratamiento superficial
impermeable en obras marítimas.
Durante muchos años se ha investigado la reacción química que ejerce el agua
del mar sobre el concreto, que va seguida por la desintegración rápida de este
último.
Es común encontrar deterioro que se manifiesta en forma de desprendimientos
de recubrimientos en pilotes de concreto armado, debido a la oxidación del
acero de refuerzo arriba del nivel del agua del mar.
Se ha encontrado ataque químico rápido en las superficies de concreto
labradas para lograr un efecto artístico, en las aristas agudas y en las juntas del
colado del concreto. Cualquier recubrimiento protector del acero, mampostería
de piedra con junteado apretado, o recubrimiento de madera disminuye tal
acción. La desintegración por acción química es lenta, a no ser que haya
acción de congelación o abrasión mecánica continúa que separe los productos
descompuestos del cemento a medida que se forman.
El refuerzo ahogado a una profundidad de 2 pulgadas de acuerdo a la teoría y
la práctica existente, no queda perfectamente protegido contra la corrosión que
ocasiona el agua de mar por lo que las obras de concreto que tengan que estar
expuestas al agua del mar son objeto de atención especial y deben estar
enteramente libres de imperfecciones que por lo general son aceptables en la
producción de concreto en otro tipo de obras.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
45
La reparación de los pilotes es muy costosa ya que se tienen que recolar sus
secciones dentro de cimbras nuevas de acero que se coloca alrededor de cada
pilote.
Se debe especificar un recubrimiento de por lo menos 2 pulgadas en elementos
de concreto que va a trabajar expuesto a las altas humedades de ciertos usos
especiales, así como la aplicación de una capa externa de impermeabilizante.
En los Estados Unidos de Norte América se ha usado excesivamente el cloruro
de calcio o sal común para la eliminación de la nieve, en las banquetas,
carreteras y estacionamientos de concreto, lo anterior ha generado gran
deterioro del acero de refuerzo por corrosión debido a la penetración de los
cloruros y a la humedad así como desintegración del concreto debido a la
acción del cloruro de calcio junto con el ácido tánico procedente del subsuelo
adyacente a las banquetas.
En algunos casos no había ni señales de la banqueta arriba del pavimento de
asfalto, después de que se derritió la nieve en la primavera. El resto del
concreto estaba saturado de un compuesto de ácido activado fuertemente por
el cloruro de calcio.
Hay otros productos para eliminar la nieve, pero todos los que contienen ya sea
sulfato de amonio o nitrato de aluminio, atacan activamente cualquier clase de
concreto.
La acción del ácido láctico sobre el cemento es tan rápida y completa, que el
uso de pisos de concreto en las plantas de proceso en las que puede formarse
ácido láctico debe ser proyectado adecuadamente y darle la limpieza y el
mantenimiento requerido. Tales plantas comprenden las pasteurizadoras de
leche, las plantas manufactureras de queso, las cervecerías y los abastos.
Cuando no se realiza un control sanitario completo, un ligero defecto superficial
de la junta permite la acumulación de leche y de otros desperdicios que pronto
generan ácido láctico y dan origen a que una reacción química con el cemento.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
46
Las bacterias productoras de azufre que se encuentran ordinariamente en los
drenajes o cloacas son el precursor usual en la desintegración del concreto. El
anhídrido sulfuroso emitido reacciona con el cemento del concreto, excepto que
se aplique un recubrimiento protector antes de que entre en servicio de cloaca.
El más prometedor de los recubrimientos desarrollados recientemente es un
plástico de cloruro de polivinilo, que parece ser efectivo aun con un espesor de
solo 0.06 pulgadas (1.5 mm).
3.18 Dilatación y Contracción por cambios de temperatura
Los cambios volumétricos por temperatura generan agrietamiento y por lo tanto
deterioro en las estructuras de concreto cuando estas no se les permite
deformarse libremente ya sea dilatándose o contrayéndose.
Por ejemplo en una viga de concreto presforzado de un puente de 35 m de
longitud, un cambio de temperatura de 30° cambiará la longitud del elemento
10.5 mm.
Lo anterior tomando en cuenta que el coeficiente de dilatación térmica del
concreto es de aproximadamente 10 x 10-6 mm/mm/°C
Por lo tanto, el puente deberá diseñarse con juntas en sus extremos que
permitan el movimiento de las vigas del puente para que se liberen los
esfuerzos ya sea de dilatación cuando hay aumento de temperatura o de
contracción cuando hay disminución de temperatura.
Otro caso de dilatación volumétrica, se presenta cuando se observan
levantamientos de las losetas de las banquetas cuando tienen gran longitud, lo
anterior se debe a la suma de dos efectos, en primer lugar, la deformación
entre las losetas se puede acumular a lo largo de la banqueta si no se dejó
suficiente holgura o separación entre ellas, lo anterior sucede a pesar de que la
deformación de cada módulo o loseta es del orden decimas de mm.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
47
El segundo efecto se debe a que existe un gradiente de humedad entre la
superficie de arriba de la loseta y la superficie que está en contacto con el
terreno, la superficie de arriba tiene una contracción por pérdida de humedad
por el sol y el aire y la superficie de abajo preserva humedad por estar en
contacto con el terreno y no se contrae o lo hace en menor medida por lo que
la loseta se ondula hacia arriba.
La suma de los dos efectos anteriores provocan el levantamiento de las losetas
en alguna zona.
Existe un tercer efecto si consideramos un gradiente o diferencia de
temperatura entre la superficie de arriba de la loseta y la superficie de la loseta
que esta en contacto con el terreno, en este caso, ocurre un alivio de esfuerzo
cuando la loseta se ondula hacia abajo, pero si no se dejó suficiente separación
entre ellas al no poderse liberar la deformación de dilatación de la cara superior
cuando se calienta, el empuje entre ellas generan esfuerzos de tensión en la
cara superior de cada módulo generándose agrietamiento.
También puede haber contracción por secado de la mezcla de concreto cuando
se expone a un ambiente caluroso. El concreto de peso normal se contrae del
orden de 400 a 800 microdeformaciones y una microdeformación es igual a
1 x10-6 mm/mm, por ejemplo: Si tenemos una viga de concreto de 5 m de
longitud y considerando una contracción por secado de 700
microdeformaciones, la contracción de la viga de la viga será:
(5000)(700x10-6)= 3.5 mm
Suponiendo que la viga de concreto no tuviera acero de refuerzo, y se pudiera
deformar libremente simplemente se reduciría su longitud 3.5mm, pero si
estuviera empotrada o restringida a deformarse en ambos extremos, se
formaría una grieta de 3.5 mm aproximadamente a la mitad del claro de la viga
partiéndola en dos tramos.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
48
En realidad la viga de concreto tiene acero de refuerzo longitudinal tanto por el
lecho superior como por el lecho inferior, ya que las normas de diseño
especifican un refuerzo por cambios volumétricos de temperatura debido a lo
anterior se forman varias grietas a lo largo de la viga pero de un ancho mucho
menor del orden de décimas o centésimas de pulgada.
La colocación correcta del acero de refuerzo disminuye los esfuerzos de
tensión por contracción y controla los anchos de las grietas.
En trabes peraltadas, es común especificar en las caras laterales acero de
refuerzo longitudinal distribuido en su peralte, ya que si el elemento sufre
cambios volumétricos por temperatura, estas varillas adicionales en las caras
laterales controlan el agrietamiento longitudinal en esas zonas.
3.19 Abrasión y Cavitación La abrasión o desgaste de la superficie de concreto se genera por la fricción de
objetos encima de los elementos de concreto.
En firmes de concreto de uso industrial con tránsito frecuente y pesado se
recomienda aditivos endurecedores como acabado del piso o también se
puede controlar el desgaste, especificando mayor espesor de recubrimiento
considerando el espesor que se va desgastar, mayor calidad de los agregados,
mayor resistencia a la compresión y control de calidad en la ejecución de los
curados.
La cavitación genera desgaste de la superficie de concreto y se presenta
cuando hay caídas de agua bruscas sobre ella, generándose cambios de
presión y burbujas que explotan sobre la superficie de concreto provocando su
desgaste. La cavitación puede ser controlada con las mismas
recomendaciones que se dan para la abrasión.
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
49
3.20 Daño por Fuego
Aunque el daño por fuego puede considerarse una condición menos probable
durante la vida útil de la estructura se puede comentar que el recubrimiento del
acero de refuerzo durante un incendio proporciona protección durante tal vez
cerca de 2 horas, después de tal exposición a una temperatura de alrededor de
500 °C, el mortero de cemento se convierte en cal viva causando la
desintegración del concreto.
Cuando el acero de refuerzo queda expuesto al calor, se expande muy
rápidamente, pandeándose y desprendiéndose del concreto generando más
deformación en el elemento de concreto.
En estructuras dañadas por incendios se ha propuesto el siguiente
procedimiento de reparación, consiste en la demolición completa de todas las
superficies de concreto desintegradas y quemadas parcialmente, la aplicación
de una película rociada de adhesivo epóxico de poli-sulfuro, y la reposición
inmediata, después de 2 horas de exposición al aire del concreto faltante,
colado en cimbra para las superficies verticales, el adhesivo se aplica a razón
de 1 galón por cada 10 a 11 m2 de concreto expuesto.
3.21 Oxidación del acero de refuerzo
El efecto de la formación de óxido genera fuerzas expansivas generadas por la
corrosión del refuerzo. La formación de óxido es un cambio químico del acero
que requiere la presencia de agua y oxigeno. Tal cambio lo aceleran ciertos
fenómenos eléctricos como las corrientes errantes y los potenciales eléctricos
generados internamente.
La corrosión es un fenómeno que se lleva a cabo a través de un
comportamiento electroquímico en el que hay un intercambio de electrones por
medio de una reacción química llevándose a cabo la pérdida de éstos para que
ocurra la oxidación:
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
50
Reacción de oxidación
Fe (metálico) ------- Fe2 + 2e-
Esta reacción representa a la oxidación del metal, del lado izquierdo de la
flecha siempre se van a tener a los reactivos, que en este caso es el Fe
metálico y del lado derecho de la flecha se tienen a los productos. En este caso
los productos de la reacción de oxidación del Fe: catión Fe2 y 2 electrones (e-).
El principio de la celda electroquímica nos ayuda a comprender el fenómeno de
oxidación de los metales. Una celda electroquímica se compone de cuatro
elementos fundamentales:
• El ánodo donde ocurre la reacción de oxidación.
• El cátodo donde se lleva a cabo la reacción de reducción.
• Un conductor eléctrico (cable) por donde fluyen los electrones
desprendidos de ánodo.
• Una solución acuosa que funciona como un conductor de iones
(cationes), a esta solución se le llama electrolito, el cual permite el
transporte de cargas positivas provenientes de la reacción de oxidación.
Para la formación de esta celda es necesario utilizar los cuatro elementos antes
citados, y su funcionamiento consiste en aplicar energía eléctrica a través de
una fuente externa (Voltaje) para provocar reacciones de electrodo
convirtiéndose en energía química. Estas son reacciones redox (reducción-
oxidación) que se llevan a cabo en los propios electrodos (ánodo y cátodo). El
ánodo sufre la reacción de oxidación y el cátodo la reacción de reducción.
Esta reacción de define como la aceptación o ganancia de electrones,
provenientes del ánodo (Fig. 3.8)
CAPITULO III DETERIORO DEL CONCRETO
51
Figura 3.8 Celda Electroquímica.(Pedro Castro Borges,2001, pp.3)
Una matriz de concreto húmedo se puede considerar como un buen electrolito
y si se ahogan dos metales en el concreto puede tener lugar la corrosión en el
metal menos activo. Así por ejemplo el oro es un metal muy activo a diferencia
del Zinc que es inactivo.
Considerando lo anterior se ha instrumentado un método de protección contra
la corrosión de estructuras llamado “Protección por ánodo de sacrificio”, en
donde intencionalmente se forma una celda galvánica de corrosión y el “anodo
de sacrificio” se proporciona con un metal menos activo que el acero como el
aluminio, esta técnica aunque es costosa ha resultado exitosa en ciertas líneas
de Pemex en donde no hay más remedio que recurrir a ella para proteger las
tuberías.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
52
CAPITULO IV
COMENTARIOS A LAS NORMAS TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS DE CONCRETO NTC-2004
Los aspectos más importantes que afectan la durabilidad de estructuras de
concreto que se especifican en las NTC-Concreto, tienen el propósito de
mantener las condiciones mecánicas de la estructura y de su apariencia, lo
anterior en función de la calidad de los materiales empleados en la fabricación
del concreto, en la ejecución del colado, de la cantidad de cloruros y sulfatos
presentes en los agregados al momento de la mezcla, del espesor del
recubrimiento que protege al acero de refuerzo y de las precauciones en la
reacción álcali-agregado que es una reacción entre los álcalis (sodio y potasio)
del cemento Portland y ciertas rocas de origen silíceo o carbonatadas
presentes en algunos agregados, principalmente la caliza dolomítica.
Los efectos de las reacciones de deterioro en el concreto, pueden ser la causa
de una expansión anormal y de una desintegración del concreto en servicio.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
53
Nota: Todas las referencias y tablas de este capítulo como la que se
muestra arriba, son tomadas de: Gobierno del Distrito Federal, (2004),
Normas técnicas complementarias de diseño y construcción de
estructuras de concreto, del reglamento de Construcciones para el
Distrito Federal Tomo 1, ed. Gaceta Oficial del D.F., pp.124-128.
En el caso de concretos sujetos a desgaste o abrasión por el tránsito, podemos
citar como ejemplo, el diseño de pisos comerciales o industriales sujetos a
tránsito vehicular, en donde se especifican resistencias para el concreto de los
pisos o firmes f’c mayor o igual a 250 kg/cm2 y recubrimientos del lado del
contacto con el terreno mayor o igual a 7.5 cm.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
54
La calidad del concreto determina el nivel de desempeño o de protección para
el acero de refuerzo de la estructura, en las NTC-Concreto dicho nivel de
desempeño se ha establecido para un periodo de 50 años.
Cabe mencionar, que la vida útil de algunas construcciones ha venido
disminuyendo con respecto a lo que se estimaba hace algunas décadas, de tal
manera que hoy en día, se realizan construcciones con una vida útil incluso
menor a 50 años, lo anterior en base a la potencialidad y saturación del
mercado, que se estima para el futuro de acuerdo al uso a que se destine la
construcción.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
55
Por otra parte, otras construcciones como las carreteras, puentes y obras de
infraestructura hidráulica pueden proyectarse para tener una vida útil mayor a
los 50 años y entonces el desempeño o durabilidad debe de ser considerado
en su diseño.
El ambiente de exposición de los elementos de concreto reforzado durante su
vida útil determinará la clasificación de acuerdo a la tabla 4.1.
En función de la clasificación a la exposición, se especifican condiciones más
rigurosas de curado y de valores mayores de resistencia a la compresión del
concreto, para poder aspirar a tener la durabilidad de diseño de los elementos.
Al incrementar el tiempo de curado para elementos que tengan condiciones de
exposición al medio ambiente más agresivas, se trata de evitar el agrietamiento
del concreto debido a la contracción por secado, principalmente durante los
primeros días del fraguado.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
56
Un elemento con patrones de agrietamiento moderados tendrán expectativas
de duración mayores ante medios ambientes agresivos de exposición durante
condiciones de servicio.
También un concreto de mayor resistencia tiene menor permeabilidad, lo que
impide o reduce la humedad dentro del concreto, lo anterior hace que el
elemento soporte más la degradación que se genera de la acción de cloruros y
sulfatos y de las reacciones químicas que se presentan durante su vida útil.
La American Society for Testing and Materials (ASTM) clasifíca los cementos
Portland en cinco tipos:
Cemento tipo I. Es el cemento común empleado en trabajos de construcción
ordinarios.
Cemento tipo II. Es un cemento que tiene mayor calor de hidratación que el tipo
I y que puede resistir alguna exposición al ataque de los sulfatos.
Cemento tipo III. Es un cemento de fraguado rápido que obtiene una
resistencia del doble que la del cemento tipo I durante las primeras 24 horas y
por lo tanto produce un calor de hidratación muy alto.
Cemento tipo IV. Es un cemento que disipa muy lentamente el calor y se usa
en estructuras de concreto de gran tamaño.
Cemento tipo V. Es un cemento que se emplea para elementos de concreto
que van a estar expuestos a altas concentraciones de sulfatos, como las
estructuras marinas.
Cuando no se pueden conseguir este tipo de cementos, alternativamente se
pueden emplear aditivos para mejorar el desempeño de las estructuras de
concreto reforzado, a continuación se describen brevemente los tipos más
comunes de aditivos:
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
57
1.- Aditivos inclusores de aire. Incrementan la resistencia al congelamiento y
derretimiento, y proporciona mayor resistencia al deterioro causado por las
sales descongelantes que se utilizan en estacionamientos y losas en zonas de
frío extremo.
Los agentes inclusores de aire generan una espuma en el agua de mezclado,
que contiene millones de burbujas que se integran al concreto. Si el concreto
se congela, el agua aumenta de volumen y penetra en las burbujas aliviando la
presión sobre el concreto, es decir, el agua congelada ocupa el volumen del
aire incluido y cuando el agua se descongela, sale de las burbujas, lo anterior
propicia un menor agrietamiento que el que se presentaría en elementos sin
este aditivo.
2. Aditivos acelerantes. La adición del cloruro de calcio al concreto, acelera el
desarrollo de su resistencia temprana. Por otra parte, los códigos de diseño
como el ACI, establece que no debe agregarse el cloruro de calcio a concretos
con aluminio embebido o a concretos presforzados debido a que se
presentarían problemas de corrosión.
3. Aditivos retardadores del fraguado. Se emplean para retardar tanto el
fraguado del concreto como el aumento de temperatura, dichos retardadores
consisten en ácidos o azúcares. Incluso los choferes de los camiones de las
ollas de concreto premezclado, llevan sacos de azúcar para agregarla al
concreto en caso de ser demorados por complicaciones de tráfico. También
estos aditivos pueden ser útiles para prolongar la plasticidad de la mezcla
permitiendo su manejabilidad y adherencia entre colados sucesivos.
4. Aditivos superplastificantes. Se emplean para aumentar el revenimiento de la
mezcla de concreto sin aumentar el contenido de agua, lo anterior es
recomendado en caso de que el concreto requiera ser bombeado a niveles
superiores. También se producen concretos manejables con resistencias
considerablemente superiores para determinada cantidad de cemento.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
58
5. Aditivos impermeables. Existen aditivos que se pueden aplicar a la superficie
endurecida del concreto y también a las mezclas de concreto. Con estos
aditivos se logra retardar la penetración del agua en los concretos y con esto
aminorar la degradación proveniente de la humedad en contacto con el
elemento de concreto.
También existen concretos reforzados por fibras que mejoran la resistencia al
agrietamiento y al impacto, lo cual se traduce en mayor durabilidad.
Las fibras empleadas pueden ser de acero, plásticos, fibra de vidrio y otros
materiales y su posición en la mezcla tiene una orientación al azar, lo cual
proporciona resistencia a la tensión en todas direcciones.
Cuando se presenta una grieta en un elemento de concreto reforzado, las
fibras que atraviesan la grieta ofrecen resistencia a la abertura de la grieta.
Se debe tener en cuenta que el vidrio ordinario se deteriora el contacto con la
pasta de cemento, por lo que se deben emplear fibras de vidrio resistentes a
los álcalis.
El uso de las fibras incrementa el costo de los elementos, por lo que se debe
analizar si el incremento de la vida útil o la durabilidad de los mismos,
compensa la inversión del empleo de las fibras en el concreto.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
59
Tabla 4.1 Clasificación de la Exposición según las NTC-Concreto 2004) pp. 126
Recordemos que un PH menor que 7 indica acidez, uno mayor que 7 indica
alcalinidad y un PH=7 indica neutralidad.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
60
(Ver NTC-Concreto 2004, pp.124)
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
61
Tabla 4.2 Requisitos para concretos expuestos a sulfatos NTC-Concreto 2004
pp. 127
Las aguas con contenidos de sulfatos de magnesio, calcio o de sodio en
diferentes grados afectan a las estructuras en contacto con ellas, las sales no
solo pueden estar presentes en el agua sino también en el suelo sub-yaciente
en las cimentaciones, popularmente la gente identifica los sulfatos con el
término “salitre” y se hace presente en forma de manchas blancas que se
incrementan con la presencia de humedad, es decir, las manchas blancas
disminuyen si no hay presencia de humedad. La presencia de los sulfatos en
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
62
las estructuras de concreto, propician reacciones expansiones y aceleran su
degradación y la del acero de refuerzo.
Aunque en la actualidad es valido emplear tratamientos que endurecen la
superficie de los pisos, se debe de tener en cuenta que tales tratamientos
deben de tener una vida útil determinada sobre todo si el piso industrial estará
expuesto a tránsito intenso, a menos de que se tenga certeza de la durabilidad
del tratamiento, se tendrá que contemplar un programa de mantenimiento
periódico para renovar el tratamiento y así poder aspirar a tener un desempeño
de acuerdo a la vida útil que se haya estimado para el servicio de los
elementos de concreto.
El uso de tratamientos endurecedores de la superficie de los pisos industriales
de concreto también es común en pisos existentes que cambian de uso o
condiciones de tránsito y por lo tanto es una buena solución siempre y cuando
el piso esté sano antes de la aplicación de tales productos.
En la tabla 4.3 que se presenta a continuación, se especifican valores de
resistencia a la compresión que deben tener los concretos con los que se
construyan los pisos industriales en función de la frecuencia del tránsito y del
tipo de rueda de los vehículos.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
63
Tabla 4.3 Requisitos de resistencia a compresión para abrasión NTC-Concreto,
pp. 128
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
64
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
65
Si el contenido máximo de ión cloruro soluble en ácido que se determina de
acuerdo a lo establecido en la Norma ASTM C 1152, es de 0.5 kg/m3,para
elementos de concreto presforzado, se puede interpretar que contenidos
menores sean aceptables para elementos clasificados como B1, B2 o C.
El ión cloruro es un factor involucrado en la reacción química que genera la
corrosión en el acero de refuerzo o presfuerzo y los límites de su contenido
máximo se presentaron en la tabla 4.4.
Como ya hemos mencionado las sales que quedan inertes en el concreto
propiciarán su degradación en el futuro durante la vida útil de los elementos de
concreto reforzado cuando reaccionan ante la presencia de humedad,
generando corrosión en el acero de refuerzo.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
66
Además de que el recubrimiento proporciona parte de la adherencia del
refuerzo longitudinal, otra finalidad que tiene en las estructuras de concreto es
la de proteger el acero de refuerzo o presfuerzo de la corrosión y degradación
provenientes del medio ambiente externo.
Los valores especificados del recubrimiento libre se aumentan en caso de que
se pretenda dar una protección contra corrosión en función de la clasificación
del elemento.
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
67
Tabla 4.5 Recubrimiento libre mínimo requerido NTC-Concreto 2004
CAPITULO IV COMENTARIOS A LAS NORMAS
68
En México, se pensaba que los agregados en el concreto permanecían inertes
y no reaccionaban una vez inmersos en la pasta de cemento, pero ahora se
sabe que dependiendo del origen de los agregados, el silicato en el agregado
puede reaccionar con los álcalis del cemento lo que origina reacciones
expansivas de la pasta de cemento causando el agrietamiento y
desprendimiento del concreto.
Lo anterior puede ocurrir después de varios años de que la estructura esta en
servicio y tal vez un patrón de agrietamiento tipo “mapa” sea un primer aviso de
que la reacción destructiva está ocurriendo.
Como se comentó en el capítulo 3 se pueden hacer análisis petrográficos
extrayendo núcleos de concreto o utilizar la técnica de fluorescencia de acetato
de uranilo(uranio). Estas pruebas se deben de hacer al agregado antes de
emplearse en la mezcla del concreto y de esta manera poder descartarlo si es
que contiene sílice o carbonato.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
69
CAPITULO V
REAHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DE DETERIORO DEL CONCRETO
En muchas partes del país no se tiene un conocimiento adecuado de los
materiales de construcción y por eso en ocasiones se utilizan
inadecuadamente. Por ejemplo, en climas marinos se continúa utilizando el
cemento Pórtland tipo 1, aun cuando se elabore la mezcla de concreto con una
buena dosificación, se tendrá problemas de durabilidad a corto plazo. Además
del uso de materiales de construcción en sitios inadecuados, como el caso
anterior, se tiene también la utilización inadecuada de agregados salitrosos,
agregados con granulometría inadecuada o recubrimientos inadecuados al
acero de refuerzo. Estos factores generan una degradación prematura del
concreto armado. (Figura 5.1)
Figura 5.1 Pérdida de recubrimiento y corrosión del acero de refuerzo
(Paulo Helene y Pereira, 2007,pp.40)
El aspecto de la supervisión es igualmente importante para la durabilidad de
una estructura, pues de nada sirve la selección y utilización adecuada de los
materiales de construcción si no se evita, durante la construcción, la aparición
de vicios como lo son el uso de arena de mar, uso de tezontle como agregado
grueso, recubrimientos insuficientes, acero pre-oxidado, etc.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
70
5.1 Descripción de los materiales
CEMENTOS
El cemento Pórtland se puede definir como un material con propiedades tanto
adhesivas como cohesivas, las cuales le dan la capacidad de aglutinar piedras,
arena, ladrillo, bloques de construcción, etc. Sus principales componentes son
compuestos de cal, por lo que también se conoce como cementos calcareos y
arcillosos.
El cemento Pórtland ordinario tipo 1, es el cemento más frecuente utilizado en
las construcciones y por lo tanto también en las reparaciones.
Este tipo de cemento no es el más adecuado para concretos en zonas con
ambientes costeros. Sin embargo, se sigue utilizando en nuevas
construcciones sin medir las consecuencias como la corrosión prematura del
acero de refuerzo. Su uso generalizado probablemente se debe a la facilidad
de adquisición del producto en el mercado y a el desconocimiento de su
probable degradación en medio ambiente agresivo.
Los cementos más adecuados para prevenir los efectos de la corrosión o para
reparaciones de estructuras corroídas son el cemento Pórtland resistente a
sulfatos (Tipo V), que ya no se consigue fácilmente en el mercado, el Pórtland
de escoria de alto horno y el Pórtland puzolánico.
Los cementos resistentes a sulfatos y al agua de mar son aquellos cuyo clinker
cumple ciertas condiciones de composición, en cuando a limites porcentuales
de C3A y C3A + C3AF. Esta composición les proporciona una adecuada
resistencia a estos agentes agresivos.
El cemento también puede contener adiciones como las puzolanas, cenizas
volantes o escorias de alto horno. Las adiciones son materiales naturales o
artificiales que se añaden finamente al clinker de cemento Pórtland y dan lugar
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
71
a la variedad de cementos Pórtland de escorias de alto hornos y al cemento
Pórtland puzolánico.
Estos cementos, tienen características que los hacen más resistentes al ataque
de los sulfatos y cloruros por su mayor impermeabilidad.
Sus usos son recomendados en ambientes marinos para prevenir la corrosión
del acero de refuerzo o en reparaciones de estructuras dañadas por corrosión.
TABLA 5.1 TIPOS DE CEMENTO PÓRTLAND Y SUS PRINCIPALES USOS.(Según Castro,IMCYC,2001,
pp.40)
TIPO DENOMINACIÓN PRINCIPALES USOS
CPO Cemento Pórtland Ordinario Estructuras convencionales en medios
poco agresivos: losas, columnas, pisos, etc.
CPP Cemento Pórtland Puzolanico Obras de concreto en masa y armado.
Pavimentos y cimentaciones. Morteros en
general. Obras en las que se requiere
Impermeabilidad
CPEG
Cemento Pórtland con Escoria granulada de Alto
Horno Obras de concreto en masa, incluso de gran
volumen que requieren un bajo calor de
hidratación, estabilización de suelos, obras
marítimas.
CPC Cemento Pórtland Compuesto. En todas situaciones de los tipos anteriores
(CPEG y CPP), ya que sus propiedades
se pueden considerar aún mejores a la de
estos dos.
CPS Cemento Pórtland con Humo de Silice Obras de concreto en masa y armado.
Pavimentaciones y obras en donde se requiere
impermeabilidad a condiciones de que la
dosificación sea la adecuada.
CEG Cemento con Escorias Granulada de Alto Horno Obras de concreto en masa de gran volumen
que requieren bajo calor de hidratación.
recomendado en ambientes húmedos y
agresivos por salinidad (zonas litorales) o por
sulfatos de aguas o terrenos. Obras
subterráneas y marítimas.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
72
LECHADAS Y MORTEROS
La lechada es un material fluido y auto-nivelable. Se puede hacer de solo
cemento o con adición de arena. Se destina principalmente al relleno de
cavidades y al secar se adhiere fuertemente al sustrato. En estado endurecido
resiste a la compresión y a la contracción.
Al contrario de las lechadas, los morteros son menos fluido, tiene consistencia
de pasta, y se hacen con cemento-arena o cemento-cal-arena. Los morteros,
cuando son utilizados para reparaciones, generalmente se les adiciona algún
aditivo para mejorar alguna propiedad (aditivo expansores, aditivos súper
plastificantes, etc.), lo que les confiere características especiales tales como,
buena adherencia, baja contracción y poca permeabilidad. Estas características
permiten su uso en reparaciones locales de oquedades debidas a un mal
vibrado, tales reparaciones se conocen como “parcheos”.
CEMENTOS CON CARACTERISTICAS ESPECIALES. (Según Castro,IMCYC, 2001, pp.41)
TIPO DENOMINACIÓN PRINCIPALES USOS
RS Resistencia a los Sulfatos Concretos en contacto con terrenos yesiferos o
que contienen otros sulfatos y concretos en
contacto con aguas marinas o en ambientes
marítimos.
BRA Baja Reactividad Álcali Agregado Obras de concreto en masa, con agregados
sospechosos de reactividad frente a álcalis
BCH Bajo Calor de Hidratación Obras masivas de concreto susceptibles de
experimentar fuertes retracciones térmicas con
peligro de fisuración y agrietamiento.
B Blanco Para concretos con fines arquitectónicos y
decorativos
Las lechadas y morteros pueden hacerse a base de cemento que son las
tradicionales, de cemento con adiciones que compensan la contracción, de
cemento Pórtland modificado con polímeros que proporcionan mayor
adherencia, impermeabilidad y resistencia a la penetración de agentes
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
73
agresivos, y poliméricos que producen en efecto barrera a los contaminantes
del medio.
CONCRETOS ARQUITECTÓNICOS
Se producen concretos con color para fachadas de edificios, monumentos y
elementos decorativos. También los hay estampados para pisos, pavimentos y
fachadas. En esta clasificación pueden entrar también los ferrocementos y el
concreto lanzado con aplicaciones especificas en esculturas y obras de
reparación.
CONCRETOS DE APLICACIONES ESPECIALES
Son concretos que muestran un comportamiento superior frente a situaciones
diversas. Los hay de alta resistencia a la compresión con propiedades
mecánicas superiores a las típicas en flexión y módulo elástico, los hay de baja
permeabilidad, resistente a los sulfatos y a los cloruros, que los hace más
durables.
De igual manera existen concretos especiales para evitar la formación de
colonias bacterianas y a los cloruros, que los hace más durables.
De igual manera existen concretos especiales para evitar la formación de
colonias bacterianas en instalaciones especiales como hospitales, piscinas,
granjas, etc.
Por lo general, cada casa comercial tiene su propia variedad de productos, los
cuales pueden presentar una variedad de aplicaciones que pueden diferir de
las descritas aquí.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
74
5.2 Rehabilitación del deterioro del concreto 5.2.1 Parcheos A continuación se describe le procedimiento de reparación de los elementos de
concreto conocido como “parcheo”. Cabe mencionar que si no se tiene
identificado o diagnosticado cual es el origen del problema que provocó el
deterioro del elemento del concreto, éste puede continuar.
Este es el método más generalizado de reparaciones de estructuras en nuestro
medio. Consiste en retirar todo el concreto dañado, limpiar los productos de
corrosión sobre la superficie de acero, aplicarle una capa de primario al acero
en algunos casos, aplicar un aditivo al concreto que permita la adherencia del
concreto nuevo con el viejo y proceder a restituir la sección dañada con
concreto nuevo o motero, finalizando en muchas ocasiones con una pintura al
concreto (Figura 5.2).
Las aplicaciones de primario al refuerzo pueden aplicarse con el acero limpio o
sobre el acero de refuerzo corroído, pero es muy importante saber cual
producto utilizar para no propiciar efectos adversos. Por ejemplo, el primario
debe resistir el ambiente alcalino al que va a ser expuesto, por lo que no
cualquier primario debe utilizarse. De igual manera, al aplicar un primario sobre
una superficie corroída, debe tenerse en cuenta la necesidad de un agente
reductor de óxidos incluidos en el primario, ya que de otra manera no
funcionará la imprimación ni la reparación.
Figura 5.2 Procedimiento de reparación de elemento de concreto “Parcheo”
(Pedro Castro Borges,2001,pp.42)
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
75
El agente de unión es otro factor importante en el parcheo pues su composición
debe de ser compatible con la del mortero de reparación y con la de condición
del sustrato.
Existen pruebas específicas para evaluar la eficiencia mecánica de los agentes
de unión.
Los morteros o concretos de reparación deben de ser también compatibles con
el material existente a reparar.
5.3 Prevención del deterioro del concreto Independientemente del control de calidad que debe tener una obra durante el
proceso constructivo, se pueden proponer las siguientes medidas como
prevención del deterioro.
5.3.1 Recubrimientos ornamentales
Un recubrimiento además de proteger al elemento de concreto contra un medio
ambiente agresivo puede ser ornamental por lo que se incluyen las siguientes
consideraciones en nuestro trabajo.
Los recubrimientos ornamentales son materiales creados para recubrir muros y
estructuras, existe una gran variedad de recubrimientos ornamentales ya sea
naturales o artificiales lo que dificulta su clasificación. Una manera fácil de
clasificación es de acuerdo a las materias primas con las cuales se fabrica.
PIEDRAS NATURALES
Los principales recubrimientos de este tipo son las piedra braza, la piedra bola,
la piedra laja, los piedrines y las canteras. Se utilizan en fachadas con el fin de
proporcionarle una apariencia estética a la construcción, es un excelente
elemento que puede retardar los efectos de la corrosión, ya que la piedra, por
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
76
su mayor homogeneidad que el concreto, es más difícil de penetrar por los
agentes agresivos.
MÁRMOL
El mármol es un material que se saca de las canteras en bloques los cuales se
laminan en placas de 2 cm de espesor, se pulen y se brillan y así se venden en
el mercado. Su tamaño es muy variable. Se pueden conseguir placas de 3.50 x
1.20 m. al igual que las piedras naturales, pueden utilizarse para recubrir
fachadas de edificios y proteger los elementos estructurales.
PIEDRAS ARTIFICIALES
Están hechas a base de cemento blanco, con pigmentos minerales, que
combinados dan la forma, textura y color que se quiere o necesite. Su función
en la prevención de la corrosión.
RECUBRIMIENTOS VIDRIADOS
Están hechos con una pasta a base de feldespatos, caolines y sílice. Esta
mezcla se hornea y se termina con esmalte u color mineral. La gran variedad
de diseños y colores han hecho que el uso de estos elementos se incremento
en los últimos años. Son extremadamente resistentes a los elementos
atmosféricos y en los baños y laboratorios su uso es imprescindible por su alta
resistencia a los ácidos y su alta impermeabilidad.
5.3.2 Aceros especiales
En el área de la construcción suelen usarse aceros especiales. Aunque ésta no
es una práctica generalizada en México, ya existen investigaciones en proceso
sobre su utilización. Se tiene el caso del acero galvanizado por inmersión en
caliente, cuyas aplicaciones en acero de refuerzo están en etapa experimental
y que siguen mostrando resultados mixtos a nivel mundial. En el norte de la
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
77
península de Yucatán se tienen ya estaciones marinas en las que se realizan
pruebas de durabilidad del concreto con este material.
Los aceros inoxidables son otra opción para reparaciones y, aparentemente
han mostrado un buen comportamiento en las reparaciones sin producir efectos
galvánicos de consideración con las zonas aledañas.
Los aceros inoxidables son otra opción para reparaciones y, aparentemente
han mostrado un buen comportamiento en las reparaciones si producir efectos
galvánicos de consideración con las zonas aledañas.
5.3.3 Primarios y pinturas
Las aplicaciones de una imprimación o una pintura al acero de refuerzo, como
método de prevención o de reparación, se ha convertido en una costumbre. Es
común observar, en las nuevas construcciones costeras, que la mayoría de los
refuerzos del concreto cuentan al menos con la aplicación de un primario o una
pintura que evite o retarde la reacción de corrosión, a pesar de que estos
recubrimientos evitan las corrosión atmosférica, su comportamiento dentro del
concreto aun no se estudia en nuestra localidad a pesar de que su uso es muy
popular, una consecuencia lógica es que se debe proporcionar una longitud de
desarrollo mayor para las varillas así tratadas para compensar la posible
perdida de adherencia.
Los primarios que en el medio se les conoce como “praimer”, son los más
utilizados en algunas zonas costeras y deben de aportar al menos uno de los
siguientes mecanismos de protección.
EFECTO BARRERA
El efecto Barrera reduce el acceso del oxigeno y humedad a la superficie del
metal por lo tanto inhibe la reacción catódica del proceso corrosivo.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
78
RESISTENCIA IÓNICA
La corriente del proceso electroquímico de corrosión puede reducirse a niveles
muy bajos por el impedimento que la película ofrece al movimiento de los iones
del electrolito o superficie acuosa de conducción que se forma en la periferia
del metal. Para obtener un buen resultado de este efecto se requiere que el
sustrato metálico a recubrirse de primario se encuentra perfectamente seco y
no quede ninguna cantidad de humedad que posteriormente funcione como
electrolito.
EFECTO INHIBIDOR
Este efecto lo presentan aquellas películas que en su formulación contienen
pigmentos por lo general de naturaleza inorgánica, tales como el óxido de
fierro, que inhibe de algún modo de reacción de corrosión.
Los inhibidores pueden actuar de modo directo o de modo indirecto, sobre el
proceso, promueven el mantenimiento de una película superficial protectora de
óxidos sobre el metal, la acción indirecta la efectúan los inhibidores llamados
básicos, cuya inhibición se desarrolla por el medio de la formación de
compuestos insolubles al reaccionar con los productos de la oxidación del
metal.
PROTECCIÓN ATMOSFERICA DE ESTRUCTURAS METÁLICAS
Ciertas pinturas están formuladas a base de pigmentos metálicos (usualmente
zinc), que actúan como ánodo de sacrificio, o lugar donde ocurrirá la reacción
de oxidación en beneficio del soporte metálico que actúa como cátodo o lugar
donde se lleva cabo la reacción de reducción.
Para que una pintura o primario sea efectivo, hay que considerar los siguientes
factores:
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
79
• Que el recubrimiento esté bien formulado.
• Que se haya realizado un buen diseño del sistema de pintado.
• Que la pintura haya sido correctamente aplicada.
Otro factor importante a considerar es la permeabilidad de la pintura ya que los
recubrimientos deben ser lo más impermeable al paso de vapor de agua, al
aire, al oxigeno O2, al Bióxido de Carbono CO2 y al paso de iones y electrones.
DISEÑO DEL SISTEMA DE PINTADO
La mejor opción para protección atmosférica de estructuras metálicas es un
sistema de pintura que se compone principalmente de tres partes: la
imprimación o primario, pinturas intermedias y acabado, (figura 5.3)
Figura 5.3 Partes constituyentes del sistema de pintado
(Pedro Castro Borges,2001,pp.44)
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
80
PRIMARIO
Sus principales funciones son el control de corrosión y adherencia, además de
asegurar una buena adherencia entre el metal y la pintura intermedia. Esta
parte del sistema de pintado es la más importante para la protección
anticorrosivo ya que de ella depende el comportamiento de todo El resto del
sistema, por lo que la limpieza del metal y los daños posteriores de esta capa
son importantes.
PINTURAS INTERMEDIAS
Sus principales funciones son las de adherirse fuertemente a la capa de
imprimación, dotar de espesor al sistema y suministrar una buena superficie
para su unión con la pintura de acabado.
PINTURA DE ACABADO
Se caracteriza por tener excelente resistencia al ambiente además de
proporcionar color y brillo a la superficie.
En el caso de estructuras de concreto armado en algunas zonas costeras de
México, la protección que se intenta dar al acero de refuerzo antes del colado o
en una reparación se reduce a la aplicación de una capa de primario, que en
nuestro medio se conoce como “Pintura antioxido o praimer” y se lleva a cabo
artesanalmente. Actualmente se sabe que, de los recubrimientos aplicados con
protección tipo barrera tienen un buen comportamiento.
Su utilización extiende la vida útil de la reparación cuando se usan
adecuadamente. También se ha estudiado el efecto que ocasiona la exposición
de la barra a diferentes ambientes antes de aplicarle un primario, y con base en
estos estudios se ha podido ratificar que bajo algunas condiciones de
exposición, después de limpiar el acero y antes de imprimarlo, la reparación
tiene una vida más larga. Asimismo, se ha demostrado que las reparaciones
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
81
utilizando estos tipos de primarios en el ambiente costero, no tiene efectos
adversos significativos en las áreas adyacentes a la reparación.
5.3.4 Realcalinización del concreto
Cuando un concreto se carbonata a lo largo del tiempo, ocurre un descenso en
su alcalinidad, lo cual conlleva la corrosión generalizada del refuerzo. Una
alternativa para retrasar esta situación es la realcalinización del concreto. Esta
consiste en colocar una solución rodeando el concreto que se pretende
alcalinizar. Dicha disolución debe estar hecha a base de carbonato de sodio
que propicia un gradiente de concentración hacia el interior del concreto.
Existen varios mecanismos para lograr la realcalinización siendo la absorción el
más redituable, sobre todo si el concreto esta seco o es muy poroso, la técnica
no está aun generalizada en el mundo y todavía deben estudiarse sus
limitaciones.
5.3.5 Remoción de cloruros
Cuando un concreto está en ambiente costero, la concentración de cloruros en
el interior puede propiciar la despasivación de refuerzo. Una técnica moderna
no destructiva para rehabilitar la estructura consiste en remover a los cloruros
de concreto. Al igual que en el caso anterior, se puede colocar un electrolito
alrededor del elemento al cual se le piensa hacer la remoción de cloruros. Este
electrolito puede ser agua. Los cloruros podrán salir por un gradiente de
concentración mediante un proceso bastante lento que puede acarrear otros
iones. El proceso se ilustra en la figura 5.4 y, al igual que la técnica anterior, es
muy promisoria, pero hay aún muchas limitaciones que tienen que tomarse en
cuenta antes de decidir su aplicación.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
82
Figura 5.4 Remoción de Cloruros
Figura 5.4 Remoción de Cloruros. (Pedro Castro Borges,2001,pp.44)
5.3.6 Inhibidores de corrosión
Los inhibidores de corrosión son sustancias químicas que al disolverse en el
electrolito, junto a la superficie del metal, reducen la velocidad de corrosión
mediante algún mecanismo definido. A los inhibodores se les atribuye, algunas
veces, la función de manutención de la capa pasiva, impidiendo la disolución
de los iones metálicos en el acero de refuerzo, reaccionando y formando una
capa protectora de óxidos. Así se cree que el mecanismo de acción de lo
inhibidores se acerca más a la absorción de sus iones sobre el metal que a la
influencia de los compuestos provenientes de reacciones.
Los inhibidores de corrosión pueden ser de tres tipos:
• Anódicos
• Catódicos
• Mixtos
Los anódicos actúan controlando las reacciones anódicas a través de la
formación de una capa protectora de óxido de hierro sobre el metal y
disminuyendo así la velocidad de corrosión. Los catódicos desplazan el
potencial de corrosión hacia la dirección más negativa y los mitos interfieren
tanto en las reacciones anódicas como en las catódicas. En general los
inhibidores se emplean como método de prevención añadiéndose en el agua
de mezclado.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
83
5.3.7 Protección catódica
Uno de los métodos más efectivos para proteger al concreto armado es la
protección catódica.
Es una de las técnicas electroquímicas utilizadas para proteger el acero de
refuerzo embebido en las estructuras de concreto. De acuerdo con un informe
de la Administración Federal de Carreteras (FHWA) de EUA, es el único
método que ha demostrado reducir o desaparecer la corrosión. Este método se
emplea en estructuras expuestas a la atmósfera, así como también a las
expuestas en ambiente marino. Es empleado principalmente para rehabilitar
estructuras expuestas a cloruros. Además de ser utilizado como método de
reparación, actualmente estos sistemas se colocan desde la construcción de la
estructura ya sea para aplicar corriente desde el inicio (prevención Catódica) o
para activarlo al momento que se alcance una cantidad determinada de
cloruros.
También se ha empleado para proteger líneas de tuberías de gas y oleoductos
de PEMEX, en distintos lugares de la República Mexicana.
Cuando la estructura de concreto a tratar es grande este método es
económicamente atractivo, sin embargo, debido a que no se tiene un
conocimiento detallado de los mecanismos involucrados en estos criterios de
protección aún se rechaza actualmente. La mayoría de los sistemas de
protección catódica son diseñados con el principio de obtener un
desplazamiento a potenciales más negativos con respecto a un valor absoluto
o por una cantidad especifica. En el caso del concreto armado esta protección
reduce el gradiente de potencial a través de la capa pasiva de óxido de acero lo
cual disminuye el riesgo de que se rompa dicha capa y promueve la reparación
de áreas dañadas.
La protección catódica puede aplicarse a casos o estructuras especiales, por
ejemplo, estructuras marinas o cubiertas de puentes con buenos resultados.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
84
Sin embargo, se debe tener cuidado de no aplicar potenciales muy negativos
debido al riesgo de evolución de hidrogeno.
PROTECCIÓN CATÓDICA POR CORRIENTE IMPRESA
Se aplica una corriente a través del concreto desde un ánodo, usualmente
colocado en la superficie del concreto y conectando éste a la terminal positiva
de una fuente de voltaje directo bajo y el acero de refuerzo que trabaja como
un cátodo a la terminal negativa.
Existe una gran variedad de sistemas que emplean este método. Se han
probado diferentes tipos de ánodos, así como de rellenos. Los mejores
sistemas tienen una vida promedio de 20 a 25 años.
La figura 5.5 muestra un esquema de protección catódica por corriente
impresa.
Figura 5.5 Protección Catódica por corriente impresa o inducida
(Pedro Castro Borges,2001,pp.46)
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
85
PROTECCIÓN CATÓDICA POR ÁNODOS DE SACRIFICIO
También conocida como protección galvánica. En lugar de utilizar una fuente
de poder y un ánodo inerte al ánodo debe ser menos noble que el cátodo ó
acero de refuerzo a proteger, como el aluminio, magnesio o zinc. Al corroerse
este ánodo se genera la corriente eléctrica para proteger el acero. Uno de los
atractivos de la protección catódica por ánodos de sacrificio es que no es
necesaria una fuente de poder. Esto hace que sea mas barato diseñar, instalar
y operar. El ánodo se instala con una conexión al acero. Este método requiere
de una supervisión mínima. Sin embargo, la corriente producida no es siempre
suficiente para polarizar el acero. Otro punto importante es que necesita
reemplazar con mayor frecuencia que un sistema por corriente impresa,
aunque se sigue tratando de obtener ánodos que tenga mayor duración.
La corriente que circula entre un ánodo y un cátodo a través de un electrolito
produce efectos de protección principalmente en relación al desplazamiento del
potencial de estructura catódica en la dirección negativa, este es el efecto
primario también durante el proceso catódico se reduce la cantidad de oxigeno
y se produce alcalinidad en la superficie del acero de refuerzo. Estos efectos
son benéficos para detener y prevenir la corrosión ya que estos amplían la
región pasiva y despolarizan el proceso catódico. En caso de que el acero no
se esté corroyendo, estos efectos reducen o desaparecen acidificaciones
locales y también interfieren con la iniciación de picaduras.
Por otra parte, dentro del concreto, la corriente es transportada por iones
proporcionalmente a su concentración y movilidad. Iones positivos en la misma
dirección de la corriente, esto es, del ánodo al cátodo, los negativos en la
dirección opuesta. Así, en concreto contaminado con cloruros, la corriente que
circula produce un flujo de cloruros al cátodo de ánodo.
En concreto esta migración no es despreciable si la protección catódica opera a
corrientes relativamente altas y se tiene como resultado una reducción del
contenido de cloruros en la superficie del acero o en una reducción de los
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
86
cloruros que ingresan al concreto formando una barrera aumentando con la
corriente misma.
Mientras que el reducir el potencial inmediatamente produce su efecto
benéfico, el cual cesa si la corriente se interrumpe. Los cambios de
composición en la superficie producidos por las reacciones catódicas o por la
migración de especies iónicas dentro del concreto pueden proveer una
protección prolongada.
Hay que tener en cuenta los posibles efectos negativos inducidos por la
protección catódica ya que estos pueden degradar el concreto, adherencia
entre el concreto y acero, y la fragilidad del acero por hidrógeno.
DEGRADACIÓN DEL CONCRETO
Teóricamente el aumento de la alcalinidad alrededor del refuerzo puede causar
daño si el concreto contiene agregados que reaccionen a los álcalis.
PROTECIÓN CATODICA
Esta protección es una alternativa a la realcalinización y a la extracción de
cloruros.
Es sugerencia para estructuras marinas especialmente para áreas como la
zona donde termina la marea (mojados intermitentes). Sistemas basados en
energía solar pueden operar solamente durante las horas del día. Esta técnica
ha sido analizada en el ámbito de laboratorio con resultados alentadores, y
también se encontró una implementación en una estructura por medio de
energía solar. En esta última se utilizó un diodo para evitar que la corriente
fluya de las barras de ánodo. De los experimentos en laboratorio se encontró
que este método es efectivo para detener la penetración de cloruros.
CAPITULO V REHABILITACIÓN Y PREVENCIÓN DEL DETERIORO
87
PREVENCIÓN CATÓDICA
Este método se basa en colocar la infraestructura de un sistema de protección
catódica como parte de las estructuras nuevas. Al estar al acero en estado
pasivo la cantidad de corriente requerida para polarizarlo es mucho menor que
en concreto contaminado por cloruros. Además se piensa que si se polariza la
estructura inicialmente permite que la cantidad crítica de cloruros se incremente
en un orden de magnitud, debido a la mayor cantidad de OH en la superficie de
la barra.
Este método se ha estado utilizando principalmente en estructuras expuestas a
la atmósfera, las cuales son sometidas a sales de descongelamiento durante el
invierno, hoy en día cerca de 200,000m2 tiene este tipo de protección. La
mayor parte de estas estructuras se encuentra en Italia, aunque se ha utilizado
en Australia y Emiratos Árabes Unidos.
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
88
CAPITULO VI
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En este trabajo se plantearon las causas y efectos de daños y deterioro de
estructuras de concreto, que son independientes de las cargas que obran sobre
ellas durante su vida útil.
El trabajo se desarrolló tomando en consideración que en la versión actual de
las Normas para el Diseño de Estructuras de Concreto (NTC-Concreto-04), se
ha incluido un capítulo llamado Diseño por Durabilidad.
El Diseño por Durabilidad toma en cuenta ya sea que las estructuras de
concreto estén en contacto con materiales o sustancias agresivas, que se
generen reacciones químicas degradantes en su composición como la reacción
álcali-agregado y el ataque de sulfatos, que sufran desgaste, congelación o
deshielo, o que hayan sufrido contaminación de sus agregados y deficiencias
constructivas en su colado, compactación o curado.
También si el acero de refuerzo es expuesto a la humedad proveniente del
exterior del elemento de concreto ya sea por recubrimientos insuficientes o por
agrietamiento del concreto, éste sufrirá corrosión disminuyendo su durabilidad y
resistencia.
Los principales problemas que se han encontrado en las diferentes estructuras
de concreto como es el caso de la corrosión en el acero de refuerzo y el
desconchamiento de concreto es provocado por una inadecuada utilización del
tipo de cemento, así como por a contaminación de los agregados y el agua
utilizada en la preparación del mismo.
Tomando en cuenta estos factores, entre otros, el diseñador del concreto
asegurará un concreto de alta calidad.
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
89
Un proceso común y eficiente que se ha venido utilizando para aumentar la
resistencia del cemento es el agregado de agentes inclusores de aire, los
cuales además de esto aumentan la durabilidad del concreto; pero si se usa de
manera incorrecta, es decir, en un exceso de 5 a 6% más de lo requerido
puede provocar daños a la estructura.
Otro factor que provoca el debilitamiento del concreto es el exceso de agua en
la mezcla ya que deja el concreto un esqueleto en forma de panal, y a su vez la
falta de agua provoca que no exista una buena reacción química de los
agregados con el cemento.
Como hemos mencionado con anterioridad, se puede conseguir un concreto
eficiente y durable si se toman en cuenta la buena calidad y el porcentaje
correcto de los agregados en la mezcla; pero esto solo se puede lograr
teniendo una supervisión eficiente en su elaboración para no cometer errores y
en lugar de mejorar las propiedades del concreto estas se vean afectadas.
Como recomendaciones podemos enlistar lo siguiente:
1. Para poder tener un concreto de calidad se debe de realizar una mezcla
adecuada, esto es, se debe agregar la cantidad correcta de agregados
gruesos y finos, así como el agua sin contaminante alguno.
2. Tenemos que considerar que no todos los tipos de cementos contienen
las mismas propiedades, y se debe utilizar el cemento adecuado para
las diferentes obras de construcción.
3. Una forma apropiada para ahorrar tiempo, dinero y aumento de
resistencia en los concretos es el uso de algunos aditivos que se
agregan a la mezcla antes o durante su elaboración; pero se debe hacer
de manera correcta para que no perjudique sus propiedades.
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
90
4. El secado en las construcciones es uno de los factores más importantes
para evitar las eflorescencias, además de evitar el uso de madera
demasiado húmeda, debido al peligro de la putrefacción.
5. Se deben colocar drenes o juntas impermeables en las cimentaciones,
para disminuir el nivel de la capa húmeda que este en contacto con la
estructura.
6. Otra protección que se debe tener muy en cuenta es contra la acción
química del suelo, ya que provoca que el acero enterrado se corroa, esto
se puede reducir embebiendo las tuberías con un concreto impermeable,
revistiendo las tuberías o en su caso utilizar alguna protección catódica.
7. Se debe contemplar en el diseño por durabilidad de cualquier estructura
el efecto de la humedad atmosférica de la zona, ya que esta puede
provocar desconchamiento de los ladrillos, eflorescencias en las
paredes, goteras en el inmueble hasta hacerlo completamente
inhabitable.
8. Se debe evitar el uso de materiales que contengan sales, así como el
uso del agua de mar en la preparación del concreto, ya es la principal
causa de las eflorescencias en las construcciones; para poder
determinar si los materiales no tienen sales se deben realizar pruebas
como las que se mostraron en el capitulo III.
9. Para reparar las eflorescencias basta con cepillar la zona afectada hasta
que estas desaparezcan, estas desaparecerán cuando toda el agua
contaminada se haya evaporado; Un muro que no este saturado de
humedad puede impregnarse con acido clohidrico; este penetrara en los
poros, reaccionara con la cal y formará cloruro de calcio que efloresce y
tapona los poros e impide el paso y la formación de nuevas
eflorescencias.
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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10. La mejor medida para evitar estos tipos de problemas es la prevención,
esto se logra no utilizando materiales contaminados y el uso de morteros
demasiado fuertes, ya que contienen muchas sales solubles y pueden
provocar la formación de criptoflorescencias.
11. Un procedimiento muy económico que se puede utilizar para la
protección superficial en caminos es agregar una proporción 50-50 de
linaza hervido y alcohol mineral y así evitar la reparación.
12. En estructuras dañadas por el fuego se recomienda quitar unos 5 cm de
la parte dañada, posteriormente colocar una película de adhesivo
epoxico y después de 2 horas expuesta al aire volver a colocar e
concreto faltante cocado en cimbras.
13. Para que ocurra la oxidación debe existir n intercambio de electrones por
medio de una reacción química, levándose a cabo la perdida de estos
para que ocurra la oxidación; esto se puede evitar utilizando la
protección catódica, o alguno de otros procedimientos que se
especificaron en la ultima parte del capitulo III.
14. El diseño por durabilidad será tomado de acuerdo mediante la
determinación de la clasificación de exposición como se menciona en los
puntos marcados en las NTC de concreto capitulo 4.1.1
15. La vida útil para la que esta diseñada una estructura es de 50 años, pero
cabe señalar que existen construcciones que se diseñan con menor vida
útil debido al uso futuro que se destine a construcción, en cambio los
puentes y carreteras se deben diseñar por lo general a un mayor tiempo
de vida útil.
16. No siempre podemos utilizar el cemento tipo I para todas las
construcciones, la ASTM clasifica el cemento en cinco tipos, para sus
diferentes usos. Si comercialmente no se encuentran alguno de los cinco
CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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tipos de cemento, se pueden mejorar sus propiedades agregando
algunos aditivos.
17. Para el diseño por durabilidad se deben clasificar las construcciones de
acuerdo a la tabla 4.1 de las NTC de concreto.
18. En el apartado 4.1 de las NTC- Concreto se muestran las resistencias
mínimas que debe contener un concreto de acuerdo a la clasificación de
exposición. Para los concretos que estén expuestos a suelos peligrosos
menciona que se deben elaborar con cementos resistentes a los sulfatos
y a su vez contendrán la relación agua-materiales cementantes que se
especifica en la tabla 4.2 de las NTC-Concreto.
19. Para evitar la corrosión en el acero de refuerzo se debe tener cuidado
en considerar el recubrimiento mínimo del acero de refuerzo que se
especifica en a sección 4.9.2 de las NTC-Concreto, así como aumentar
este recubrimiento en caso de requerirse resistencia al fuego.
Referencias y Bibliografía
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REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
1. Fallas técnicas en la construcción, Jacob Feld, Limusa 1983
2. Manual ilustrado de Reparación y Mantenimiento del Concreto, Peter H.
Emmons, IMCYC, 2005
3. Rehabilitación y mantenimiento de Estructuras de Concreto, Ed. Helene
y Pereira, (proyecto de apoyo tecnológico por parte de Sika), 2007
4. Aspectos Fundamentales del concreto reforzado, González Cuevas y
Robles, Limusa 1995
5. Infraestructura del concreto armado: Deterioro y opciones de
preservación. Coordinador: Pedro Castro Borges, IMCYC 2001
6. Normas técnicas complementarias de diseño y construcción de
estructuras de concreto / 2004, del reglamento de Construcciones para
el Distrito Federal.
7. Manual para reparación, refuerzo y protección de las estructuras de
concreto. Dr. Ing. Paulo R. do Lago Helene, IMCYC 1997
8. Evaluación de Estructuras de concreto. Ing. Felipe J. García Rodríguez
9. Guía para inspeccionar concreto en servicio ACI 309, IMCYC, 2001.