AFECCIONES EN EL CONCRETO Y EL ACERO

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CORPORACIÓN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVILAFECCIONES EN EL CONCRETO Y EN EL ACEROROGER ENRIQUE JAIMES CANTILLO. Grupo AD. 13-09-2011 Patología del concreto y las estructuras, Corporación Universitaria de la Costa, Barranquilla, Patologias.

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CORPORACIN UNIVERSITARIA DE LA COSTA, CUC FACULTAD DE INGENIERA PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL

AFECCIONES EN EL CONCRETO Y EN EL ACEROROGER ENRIQUE JAIMES CANTILLO. Profesor Jorge Buzn Ojeda. Grupo AD. 13-09-2011 Patologa del concreto y las estructuras, Corporacin Universitaria de la Costa, Barranquilla

Resumen Es de gran importancia conocer las enfermedades que puede tener el concreto reforzado, para poder darle una estimacin de la vida til, debido a que ellos, generalmente son

diseados y construidos para satisfacer un conjunto de necesidades y requisitos ya sea arquitectnico, estructurales, estticos, de comportamiento, seguridad durante un periodo de tiempo, sin que generen costos inesperados ya sea de mantenimiento o reparacin, el concreto por lo general tiene un periodo de vida proyectada, y se ve afectado por diversos factores que intentan disminuir su resistencia y durabilidad como pueden ser los sulfatos, la humedad, la temperatura, etc. que rompen la barrera de seguridad del concreto y disminuyen su ciclo de vida,

Palabras claves Concreto reforzado, vida til, sulfatos, cambio climtico y temperatura

1. Introduccin

A transcurrir el tiempo, las estructuras en concreto reforzado han venido sufriendo una serie de afecciones, que alteran la composicin del concreto y disminuyen su resistencia y durabilidad, estas afecciones son consecuencia de los ataques qumicos, fsicos, biolgicos y mecnicos, donde ellos intentan penetrar las superficies del concreto y conlleva al carecimiento de

estructuras con buena esttica debido a que las condiciones del medio ambiente que rodea una estructura de concreto simple o reforzado, tienen una incidencia directa sobre los procesos de deterioro de la misma y para ello, deben tenerse en cuenta el macroclima, el clima local y el microclima, todos estos son agentes que pueden generar los daos en las estructuras de concreto reforzado.

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FACTORES QUE INCIDEN EN LAS AFECCIONES DEL CONCRETO Y EL ACERO

Acciones fsicas: Las acciones fsicas se refieren esencialmente a los cambios volumtricos que experimenta el concreto, como consecuencia de cambios de humedad (agua lquida, vapor de agua, escarcha), y/o de temperatura (frio, calor, fuego). Pero tambin, las acciones fsicas hacen referencia las variaciones en su masa (cabios de peso unitario, porosidad, y permeabilidad).

Acciones mecnica: Dentro de los factores de deterioro imputables a las acciones mecnicas estn la deformacin lenta (fluencia); las sobrecargas y deformaciones impuestas (fisuras estructurales; deflexiones y movimientos excesivos, imprevistos o fortuitos; y, las fracturas y los aplastamientos); las vibraciones excesivas; y los daos por abrasin (frotamiento, rozamiento), que estn relacionados con el uso que se da a la estructura.

Acciones qumicas: Como factores de deterioro que se asignan a las acciones qumicas estn, al ataque de cidos, la carbonatacin, la formacin de sales expansivas (ataque de sulfatos), y la expansin destructiva de las reacciones lcali-agregado y la corrosin del acero de refuerzo.

Acciones biolgicas: Como consecuencia de la biorreceptividad que ofrecen las superficies de concreto y de mortero, aparentemente por la disminucin del pH sobre sus mismas superficies se dan las condiciones para la colonizacin, establecimiento y desarrollo de microorganismos de origen animal o de origen vegetal, que tambin afectan la durabilidad del concreto.

FACTORES QUE AFECTAN AL PROCESO DEL DETERIORO. De otra parte, los procesos de deterioro del concreto se pueden ver adicionalmente acentuados, por el efecto de tres factores: la humedad, la temperatura y la presin.

Efecto de la humedad: En general, para que haya procesos de deterioro en el concreto, se requiere de la presencia de agua; y, el factor principal es el estado de humedad en el concreto y no en la atmsfera circundante. Sin embargo, la humedad de la atmosfera circundante contribuye con los fenmenos de deterioro en la medida en que se presenten ciclos de humedecimiento y secado en el concreto.

Efectos de la temperatura: Cuando se hace referencia a la agresividad de los procesos fsicos, mecnicos, qumicos o biolgicos del concreto, se suele olvidar el hacer mencin de la temperatura. Sin embargo, el efecto de la temperatura, es muy importante por cuanto ella

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incide notablemente en la velocidad con la cual pueden ocurrir los fenmenos de deterioro en el concreto.

Las reacciones qumicas usualmente son aceleradas por el aumento de la temperatura. Una regla general es que: Un aumento de la temperatura de 10C, dobla la velocidad de la reaccin. Por ello, los climas tropicales (clidos y hmedos), se consideran ms agresivos que los dems.

Efectos de la presin: Como se mencion anteriormente, la presin atmosfrica y el rgimen de vientos, tambin tienen incidencia sobre la durabilidad de las estructuras de concreto expuestas al aire, por cuanto puede darse deterioro por erosin de partculas arrastradas por el viento; porque se pueden promover los ciclos de humedecimiento y secado; porque, tambin se pueden ver afectados los ciclos de calentamiento y enfriamiento de la superficie de la tierra; etc.

Para estructuras sumergidas en el suelo o en el agua, la accin de la presin del medio que las rodea, el cual puede ser: liquido (agua); slido (suelo contaminado o hmedo); o gaseoso (vapor de agua, oxigeno u otros gases), puede ser ms dramtica, por cuantos e promueve la penetracin de elementos o sustancias que pueden percollar el concreto.

AFECCIONES EN EL CONCRETO Y EL ACERO CARBONATACION. La carbonatacin, es un tipo particular de reaccin acida, pero de excepcional importancia en la durabilidad del concreto. Se debe a la penetracin por difusin del dixido de carbono o anhdrido carbnico (CO2), del aire atmosfrico o del suelo, en la estructura porosa de la superficie del concreto. El proceso origina los siguientes fenmenos:

El gas carbnico se disuelve en algunos de los poros y reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del concreto produciendo acido carbnico. El cido carbnico, convierte el hidrxido de calcio Ca (OH)2, liberado y depositado en los poros durante la hidratacin del cemento (conocido como la cal libre del cemento), en carbono de calcio (CaCO3) y agua. La reaccin tiene la siguiente forma:

Ca (OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

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Tiene lugar una retraccin adicional en el concreto (como consecuencia de la disminucin en el volumen de la pasta de cemento), conocida como contraccin por carbonatacin. Esta contraccin adicional, se suma a la contraccin por secado.

Tambin podemos decir que la carbonatacin es la reaccin que se presenta entre el dixido de carbono (CO2) del aire atmosfrico o del suelo con los componentes alcalinos del concreto Ca (OH)2. Generando carbonato de calcio (CaCO3) y la disminucin de la reserva alcalina del concreto. La carbonatacin es un proceso que avanza lentamente pero de forma continua hacia adentro de la superficie expuesta del concreto, facilitando el proceso de corrosin del acero de refuerzo de las estructuras de concreto y finalmente su mismo deterioro. Por lo general la carbonatacin avanza ms rpidamente cuando se tiene un contenido de humedad entre 40 a 70%. En ella estticamente se observan eflorescencias y depsitos por lixiviacin del carbonato de calcio producido en la reaccin qumica. Normalmente se presenta en retraccin que puede ocasionar fisuramiento puede generar corrosin en el acero de refuerzo En la carbonatacin ocurre un descenso significativo del pH en la capa superficial del concreto (de su valor usual de 13, baja hasta valores del orden de 9), y al perder su basicidad deja de ser un elemento protector de la corrosin del acero de refuerzo (ver tabla 1.2), Es decir, que a medida que avanza la penetracin de la carbonatacin, conocida como frente de carbonatacin, se pierde el efecto de capa pasivadora que tiene el recubrimiento del concreto.

Este proceso es ms intenso, cuanto ms importantes son los cambios de humedad y ms elevada la temperatura. Este fenmeno tambin se presenta de manera significativa en ambientes cuya humedad relativa se encuentra entre 65% y 98% (ver tabla 2.4). Si el concreto permanece saturado o esta permanente seco, no hay carbonatacin. De otra parte, el proceso

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tambin es ms intenso en la medida en que sea mayor la permeabilidad del concreto. De ah la importancia de trabajar con mezclas cuyas relacin agua-cemento est por debajo de 0.5 y adems bien curados.

Originalmente se consideraba que la carbonatacin poda ocurrir solamente por penetracin de CO2, del aire atmosfrico (ver tabla 1.3); sin embargo, se ha comprobado que tambin puede suceder por presencia de CO2 en el suelo. En este ltimo caso, puede suceder que la lluvia absorba dixido de carbono y penetre en el suelo en forma de cido carbnico; o que en las aguas freticas o subterrneas este presente este acido; o simplemente que se aporte CO2 adicional a travs del cido hmico que se forma por descomposicin de la materia orgnica.

Carbonatacin y oxidacin del acero de refuerzo en el Coliseo Cubierto de Barranquilla

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Carbonatacin, manchas, oxidacin en el Coliseo Cubierto de Barranquilla

La contaminacin del concreto: consiste en la afectacin del concreto principalmente por ataques qumicos de sustancias producidas por la p