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CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El concreto ha sido uno de los principales materiales utilizados a nivel mundial en la

construcción, basta recorrer las calles de nuestro país para observar que la gran mayoría de

infraestructura física que existe tales como centros comerciales, viviendas, vías terrestres,

puentes, muelles, hospitales, plazas, aeropuertos etc. Están basadas en concreto reforzado

no se pueden construir obras sin pensar en la durabilidad de las mismas.

En nuestro país y la realidad en la ciudad de Huaraz, no cuenta con un instrumento para la

evaluación de los daños por durabilidad provocados en edificaciones de concreto reforzado,

se nos ha tomado a bien elaborar dicho instrumento debido a que las estructuras de concreto

simple o reforzado están expuestas, no solamente a la acción mecánica de las cargas de

servicio, sino también, a otros factores que tienden a deteriorarlas y

Destruirlas como acciones físicas (cambios bruscos de temperatura y humedad);

algunas veces a agresiones de carácter químico (gases como anhídrido carbónico,

anhídrido sulfúrico, si la concentración es muy alta puede causar daños al concreto

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reforzado), o biológico; y eventualmente a otras acciones mecánicas, se hace

indispensable dar a conocer este estudio para poder contrarrestar dichas acciones para

que se pueda prolongar la vida de una estructura de concreto reforzado.

1.2. JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA

Este trabajo se justifica por la contribución al desarrollo económico y social, ya que

una vez definida la influencia del medio ambiente en la infraestructura de concreto, se

podrá diseñar de manera adecuada con criterios de durabilidad en estructuras de

concreto reforzado.

Los problemas actuales de corrosión en la infraestructura de concreto en el país y en

la ciudad de Huaraz causan no únicamente un gasto económico a las dependencias

encargadas de rehabilitar las obras, sino también un problema social. Esto se

manifiesta en la cantidad de hospitales, puentes, escuelas, edificios, viviendas

unifamiliar y multifamiliar, instalaciones deportivas, etc. Donde el costo de los

perjuicios económicos y sociales (pérdidas indirectas) puede sobrepasar fácilmente los

gastos de rehabilitación de la obra, llegando en algunos momentos a causar la pérdida

de vidas humanas. La infraestructura de concreto reforzado actualmente está sufriendo

un deterioro acelerado; en muchos casos sin haber cumplido con la vida útil para la

cual fue diseñada. Es por ello que resulta necesario calcular tanto el tiempo en que

pueden llegar a un riesgo de falla, así como decidir el momento óptimo para iniciar su

rehabilitación. A la vez es importante establecer el tipo de mantenimiento que se debe

tener con la infraestructura, sujeta a ciertas condiciones ambientales, ya que el

ambiente donde se encuentre la estructura de concreto reforzado es un factor muy

importante para su durabilidad y poder vivir en una vivienda segura y que sobre todo

cumpla la vida prevista en el estudio.

Según el reglamento ACI 318-2005 en el Capítulo 4, el término de durabilidad se

refiere a la capacidad del concreto de resistir los deterioros provocados por medio

ambiente o por las condiciones de servicio para las cuales lo utiliza. El concreto

correctamente diseñado y construido debe ser capaz de satisfacer la función para la

cual fue pensado sin sufrir deterioros importantes durante su vida útil. Los ingredientes

y la dosificación del concreto se deben seleccionar de manera tal de satisfacer los

requisitos mínimos establecidos en el Código del ACI y los requisitos adicionales

indicados en la documentación técnica.

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Dividiendo la vida útil de una estructura en cuatro fase tenemos:

Fase “A”: Periodo de Proyecto y construcción de una estructura.

Fase “B”: Inicialización de deterioro, los daños no se han propagado.

Fase “C”: El deterioro se ha iniciado y empieza a ser notorio

Fase “D”: Avanzado estado de propagación y deterioro y extensión de daños Los

costos relativos a invertir en una estructura en cada fase anterior podríamos

relacionarlos de la siguiente manera:

Fase “A”: X

Fase “B”: (X)

Fase “C”: (5X)

Fase “D”: (25X)

El mensaje es claro rehabilitar una estructura en una fase “D” resultaría demasiado

caro y engorroso para el propietario. Al tener un instrumento que nos ayude a evaluar

el concreto, basados en una descripción de los daños, los posibles orígenes; prevención

de los mismos estamos contribuyendo a que los propósitos con que fueron diseñadas

y ejecutadas dichas obras se cumplan ya que estamos prolongando la vida útil de la

infraestructura de concreto armado, a un costo razonable debido a una intervención

oportuna por lo tanto los beneficiarios son todos, el propietario tendrá un

infraestructura de concreto armado con una vida útil mayor, posiblemente en una fase

donde todavía resulte económicamente viable su reparación sin necesidad de hacer

una gran inversión si se compara con los costos que generaría si se construyera una

nueva , el usuario final porque gozara de mayor tiempo los beneficios que brinda dicha

estructura .

1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.3.1. Objetivo Generales

Determinar la realidad de las edificaciones de concreto reforzado

existentes en la ciudad de Huaraz.

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1.3.2. Objetivo Específicos

Conocer y comprender la acción de los elementos nocivos de la edificación

de concreto armado y sus problemas en el transcurso del tiempo.

Analizar los daños más frecuentes en edificaciones de concreto forzado

causado por acciones químicas, físicas.

Desarrollar una metodología, análisis y registro de datos, para la

inspección general de viviendas familiares en la ciudad de Huaraz.

Implementar un formato especial de Inspección de Viviendas de concreto

reforzado con el visto bueno del propietario.

Determinar las medidas preventivas necesarias para evitar o postergar al

máximo, la corrosión y otros agentes que debilitan a las estructuras de

concreto reforzado.

Realizar un manual básico de identificación, desarrollo y mitigación de

problemas constructivos, mecánicos y químicos en las viviendas

unifamiliares y multifamiliares de la ciudad de Huaraz.

1.4. HIPÓTESIS

La infraestructura de concreto reforzado con acero en la ciudad de Huaraz con

humedad relativa promedio anual entre 30 y 50%, son más propensas a

carbonatación y rompen así la pasividad del acero de refuerzo causando un

deterioro fácilmente de las estructuras de concreto reforzado.

La falta de medidas y acciones pertinentes para la prevención contra agentes que

afectan en la vida útil del concreto reforzado, contribuirá a deteriorar la

infraestructura de concreto reforzado.

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1.5. ALCANCES

Elaboración de una guía para la evaluación y diagnóstico de daños en

edificaciones de Concreto Reforzado sometidos a cargas estáticas.

El estudio abarca solamente Edificaciones a base de marcos de concreto

Reforzado con acero.

La evaluación y diagnóstico de daños en edificaciones de concreto reforzado se

verá desde el punto de vista de la durabilidad y los agentes que le afectan a las

estructuras de concreto reforzado, en ambientes que se pueden desarrollar en

nuestro país (Perú).

1.6. LIMITACIONES

Estudios locales de evaluación y diagnóstico de daños por durabilidad en edificios

de concreto reforzado es escasa, existiendo solamente literatura técnica general

del tema en entidades de prestigio como ASTM, ACI.

Otras de las limitaciones es la cuestión en económica, ya que si tendríamos quien

nos financie tendríamos todas las facilidades en ensayos nos también que nuestro

laboratorios no cuentan con equipos necesarios para haces los ensayos

correspondientes.

Sería el tiempo porque es muy corto el tiempo que se tiene para para la elaboración

de la tesis.

1.7. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN

Para la realización de la investigación es necesario elaborar una metodología, la cual

indica de manera secuencial las etapas a seguir para obtener los objetivos propuestos.

De acuerda al enfoque que comprende el desarrollo de este trabajo, la metodología

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más apropiada es: Recolección de información pertinente y óptima relacionada con la

investigación:

La recopilación de información consiste:

Visita a bibliotecas de las universidades de Huaraz, también bibliotecas

virtuales tales como ASOCRETO (Asociación Colombiana del Concreto) y

IMCYC (Instituto Mexicano de Cemento y del concreto).

Entrevistas a consultores especializados en la materia; entrevista a los

propietarios de las edificaciones de concreto reforzado para poder obtener dato

estadístico real en la vida útil.

Adquisición de material bibliográfico en la web, revistas, libros, tesis, etc.

1.8. ANÁLISIS DE OFICINA

Con toda la información bibliográfica y de campo realizada se procede a lo Siguiente:

Ordenamiento de la información

Proceso de la investigación

Análisis de la investigación

Propuestas de solución

Conclusiones y Recomendaciones

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1.9.VARIABLES E INDICADORES DE LA INVESTIGACIÓN

1.9.1. Variables Independientes(Solución)

Mejoraríamos la vida útil de concreto reforzado

Durabilidad en estructuras de concreto reforzado

Prevención de los ataques que se pueden presentar en el concreto reforzado

Medidas y soluciones

Acciones adecuadas

Vida útil

1.9.2. Variables Dependientes (Problemas)

Baja resistencia frente a los diversos agentes que sufre el concreto

reforzado.

Disminución

Deterioro

Minoración

Ataques

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN

2.1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN

López, Pérez, Torres, Martínez (2006), en la tesis “durabilidad de la infraestructura de

concreto reforzado expuesta a diferentes ambientes urbanos de México”, en su publicación

técnico concluyen que el deterioro por corrosión de la infraestructura de concreto reforzado

es un fenómeno cuyo proceso involucra la interacción continua del medio ambiente con el

concreto. Los resultados de las pruebas de tensión indirecta a los 28 días son los esperados

para las relaciones a/c realizadas, con excepción del valor que se presenta para la mezcla

con relación a/c = 0.65, pudiendo obtener el valor real con los datos de las pruebas que se

realizaron a los 90 días. El módulo de elasticidad aparentemente era muy bajo; realizando

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el análisis de estos valores concluimos que los valores que generaron esta prueba son

correctos, y el motivo por el cual son bajos, se debe al tipo de agregado grueso que se utilizó,

que fue un agregado basáltico. Los valores de porosidad y absorción confirman que un

concreto con una relación a/c baja, es menos permeable que un concreto con una relación

a/c alta, disminuyendo el ingreso de químicos agresivos hacia su interior, y controlando el

contenido de humedad durante cambios ambientales, aumentando su durabilidad. El análisis

de los parámetros ambientales en cada estación de campo proporcionó información para

observar los cambios climáticos así como determinar el tipo de ambiente predominante en

la estación. El análisis electroquímico realizado a los especímenes de concreto expuestos

en las estaciones de campo indica que el acero de refuerzo se ha mantenido pasivo desde el

inicio y durante el tiempo de exposición; sólo presenta activación pasajera debido a los

cambios climáticos principalmente cuando la humedad es alta. Esto señala que las

estructuras de concreto reforzado no presentarán problemas de corrosión al inicio de su vida

útil; por eso es importante que el concreto sea de buenas condiciones ya que este protegerá

al acero y garantizará que el acero se mantenga pasivo, evitando problemas de corrosión.

Guzmán (2008) en su tesis de maestría titulada “Influencia del agrietamiento del concreto

en la corrosión del acero”, realizada el Instituto Politécnico Nacional, Centro

Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional- Unidad Oaxaca -

México. Abordo el problema del Agrietamiento del Concreto en la Corrosión del Acero de

Refuerzo, bueno el autor concluye que la variación del ancho de grieta existente en el

concreto no tiene efecto en el desarrollo de la corrosión del acero, la presencia de grietas en

el concreto tiene efecto en la corrosión del acero de refuerzo cuando la relación agua-

cemento (a/c) es de 0.3 a 0.4, sin embargo se observa que en concreto de relación a/c de 0.5

a 0.6 ya no se observa este efecto. La sustitución de 20% de arcilla natural por cemento

disminuye la resistencia de compresión en el concreto y este efecto se acentúa a edades

tempranas y con relación de agua-cemento bajas debido ala mayor probabilidad de

corrosión de acero en concreto que contiene arcilla, el agrietamiento no muestra un mismo

efecto en los concretos estudiados. Sin embargo, cuando se sustituye cemento por arcilla

aunado a una condición de agrietamiento en el concreto pueden existir problemas de

corrosión aproximadamente en 90 días.

Pérez (2010), en su tesis de investigación para obtener en grado de magister titulada “vida

útil residual de estructuras de concreto armado afectadas por corrosión” realizada en la

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universidad politécnica de (Madrid- España) concluyen que las estructuras de concreto

reforzado será necesario determinar la exposición ambiental que tiene el elemento estudiado

tomando en cuenta que el mismo elemento puede estar sometido a diferentes ambientes, en

la inspección visual se observó que existen síntomas de corrosión tales como expansión del

hormigón, manchas de óxido, fisuración, se pudo apreciar la oxidación de la armadura y

también la perdida de la sección del acero

Cerna y Galicia (2010), en su tesis de investigación titulada “Vida Útil en Estructuras de

Concreto Armado Desde el Punto de Vista de Comportamiento del Material”, realizada en

la universidad privada Antenor Orrego (UPAO) Trujillo – Perú. Los Efectos de la Corrosión

sobre el Acero de Refuerzo consisten en la pérdida de la sección y disminución de su

resistencia mecánica. Los Efectos de la Corrosión sobre el Concreto consiste en manchas,

grietas desprendimientos o des laminaciones en la superficie. Estos efectos condicionan la

durabilidad de una estructura de concreto armado. El concreto armado es un material mixto

que optimiza las propiedades del acero y del concreto, poniendo a disposición de arquitectos

e ingenieros civiles un material de elevada resistencia mecánica y al fuego, de bajo costo,

adaptable a varias formas geométricas. Una estructura de concreto armado, bien diseñada y

fabricada de acuerdo a los códigos de buena práctica debería tener una durabilidad ilimitada.

En las situaciones en las que la corrosión compromete la durabilidad de una estructura, el

estado actual del conocimiento, permite su diagnóstico y la aplicación de métodos eficaces

de prevención, corrección, reparación, rehabilitación y control. Para las estructuras nuevas,

se deberá tener mucho cuidado en los agregados y el agua que se usarán para la producción

del concreto. La cantidad elevada por daño por Eflorescencia nos indica la presencia de

agregados contaminados.

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2.2. BASES TEÓRICAS

2.2.1. Vida Útil en estructuras de concreto reforzado

El concepto de vida útil de una estructura, que propone el reporte de la Red

Temática durar indica: Período en el que la estructura conserva los requisitos del

proyecto sobre seguridad, funcionalidad y estética, sin costos inesperados de

mantenimiento”. En otras palabras, si la estructura careciera de cualquiera de

estas propiedades (seguridad, funcionalidad, calidad y estética), ésta ya sobrepasó

el período de su vida útil. Cabe resaltar que se puede manifestar dos tipos de vida

útil:

2.2.1.1. Vida Útil de Diseño

Que puede ser proyectada específicamente para una obra en particular

(éste es usualmente el caso de estructuras muy especiales) o si se siguen

las especificaciones de las Normas y Códigos.

2.2.1.2. Vida Útil Real

Se manifiesta cuando se ha alcanzado un nivel crítico o inaceptable de

deterioro en la estructura, tal que hace a esta inservible para el propósito

para el que fue proyectada o diseñada.

Se dice que una estructura es durable cuando la vida útil real iguala o

supera a la vida útil de diseño, aplicando un razonable esfuerzo de

mantenimiento.

La vida útil real pude prolongarse si se aplican providencias de

mantenimiento preventivas o reparaciones curativas, hasta que éstas se

hacen muy costosas o porque cambian los requisitos de servicio de la

estructura, momento en que la estructura debe ser reemplazada.

2.2.1.3. Vida Residual

El reporte de durar manifiesta que “Se entiende por vida residual al

tiempo a partir del momento en que la estructura alcanza el anterior

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límite aceptable (fin de la vida útil)”. La vida residual es el período en

el que la estructura necesitaría reparación, remodelación o completa

renovación para que regrese a su estado de servicio original; esto es que

sea segura, funcional y estética.

En pocas palabras, la etapa de vida residual es el tiempo que tiene el

dueño de la estructura, o elemento estructural, para repararla antes que

la degradación avance hasta el límite de posible colapso. En el siguiente

gráfico, se presenta unas estructuras de concreto que presentan

desprendimiento notorio del recubrimiento, producido por la corrosión

severa de la varilla de refuerzo. Se puede indicar, que las columnas

indicadas se encuentran más allá de su vida útil, ya que la degradación

que presentan es una mancha de óxido o grieta. Este proceso de

degradación inclusive puede ser suficiente para producir una falla local

en las columnas del puente. Para que no se produzca un colapso

inminente de las columnas sería adecuado realizar una reparación

general.

Figura 1.1 Fotografía de un conjunto de columnas que soportan una losa

de un puente. Se pueden observar grietas producto de la corrosión del

acero

2.2.1.4. Ocurrencia en el Daño del Concreto

Diferentes factores actúan durante la vida útil de cualquier obra de

concreto reforzado con acero, afectando de algún modo sus

Fuente: http://rbconspro.wordpress.com/ category/productos/

Fecha de consulta: 15/09/2014

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características de durabilidad. Estas condicionantes pueden depender

tanto de la acción del entorno o medio ambiente, como de las

propiedades intrínsecas del concreto.

El diseño global de la obra, su interrelación con el suelo, diseño de los

elementos constructivos y su posterior elaboración con la adecuada

selección de los materiales componentes y colocación en obra, juegan

también un rol importantísimo.

Para entender más las causales de ocurrencia de daños, podemos

dividirlos en dos partes.

a. Causas Internas

Se definen como causas internas aquellas que se relacionan con cambios

volumétricos que ocurren dentro del concreto. La reacción química del

cemento con el agua, conocida como hidratación, genera distintas

reacciones químicas que pueden llegar a producir daños severos al

concreto por el efecto de aumentos de volumen. Esta misma reacción

química genera un fuerte aumento en la temperatura del concreto, el cual,

al comenzar a enfriarse puede producir grietas de consideración. La

eventual reacción de álcalis libres con áridos de alto contenido de sílice

es iniciadora de una reacción incontrolable que también induce a un

aumento interno de esfuerzos. La pérdida del agua de mezclado produce

cambios físicos conocidos como retracción de secado, pudiendo iniciarse

desde muy temprana edad, en este caso se producen fisuras superficiales

si se generan con el tiempo, las fisuras pueden alcanzar todo el espesor

del elemento.

b. Causas Externas

Otras causas actúan externamente sobre la estructura. Las más típicas se

refieren a las acciones de las cargas, ya sean estáticas o dinámicas, la

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acción del fuego, sismos, temperatura y viento extremo, asentamientos

diferenciales, etc. Éstas inciden con esfuerzos de toda índole sobre el

elemento, bastando que se sobrepasen las respectivas resistencias

características del concreto para que ocurra un daño. Sobre la superficie

del concreto existe, debido al uso, un desgaste mecánico, abrasión e

impacto, y, actuando sobre el recubrimiento del concreto se encuentran

una serie de agentes nocivos, como el CO2 - carbonatación, cloruros sales

des congelantes, aguas con sulfatos, ciclos hielo/deshielo, y otros

líquidos y gases agresivos. Este último tipo de causales puede llevar a la

oxidación de la varilla, iniciando un nuevo tipo de daño con aparición de

grietas y desprendimientos. Fallas constructivas también fomentan la

generación de daños, como el hecho de excesos de vibrado - segregación,

mala colocación de mallas - inducción de grietas sobre la superficie,

desplazamiento de moldes en acabados superficiales. En resumen,

durante la vida útil del concreto es “normal” la aparición de fisuras,

las cuales pueden y deben ser reparadas, de acuerdo al uso que tenga la

respectiva estructura, pero de aquí en adelante, si se produce procesos

más fuertes que debilitan a la estructura, es punto de partida de estudio.

2.2.1.5. periodos de tiempo de vida útil

2.2.1.5.1. Norma peruana

Los estados límites de una estructura, llamados también valores

mínimos de servicio (o valores máximos aceptables de

degradación), se indican a continuación:

a. El Estado Límite de Servicio (ELS) corresponde al punto en el

tiempo el cual la estructura ha llegado a su vida útil, es decir, “es

el estado en el cual los requerimientos de servicio de una

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estructura o elemento estructural (seguridad, funcionalidad y

estética) ya no se cumplen.”

b. El Estado Limite Ultimo (ELU), es el estado en que la

estructura o elemento estructural “se encuentra asociado con

colapso u otra forma similar de falla estructural.” El reporte durar

indica que el ELU es el tiempo en el cual la estructura llega a un

estado de degradación inaceptable antes de que sufra un colapso

inminente, cumpliéndose: ELU < tiempo de colapso.

Figura 1.2 Concepto de vida útil de las estructuras de concreto

en función del fenómeno de la corrosión del refuerzo

c. Probabilidad de Falla

La probabilidad de falla se podría definir como la probabilidad

de exceder cierto estado límite, ya sea el ELS o el ELU. El

término falla por durabilidad es usado cuando existe una falla por

degradación del material en una estructura o elemento

Fuente: obtenido del libro “Norma técnica Peruana sobre la vida

Útil de estructuras de concreto reforzado con acero”

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estructural, en comparación de falla mecánica, la cual es causada

por cargas mecánicas externas.

2.2.1.5.2. Norma ACI Colombia

En el caso de deterioro de la estructura por corrosión de la

armadura, se puede distinguir por lo menos tres situaciones:

a) Un período de tiempo que va hasta la despasivación de la

armadura, el cual se denomina, normalmente, período de

iniciación. A este período de tiempo se puede asociar la

llamada vida útil de proyecto. Normalmente corresponde al

período necesario para que el frente de carbonatación o el

frente de cloruros alcancen la varilla. Por frente de

carbonatación se entiende la posición de la interface entre

una región carbonatada, de baja alcalinidad por acción del

gas carbónico sobre los productos alcalinos de la hidratación

del cemento y una región contigua no carbonatada y por

consiguiente de alto pH.

Por frente de cloruros se entiende la posición de la interface

entre una región contaminada por un cierto nivel de cloruros,

suficiente para despasivar la varilla en aquella condición

específica y una región contigua donde el nivel de cloruros

todavía no alcanza el nivel suficiente para despasivar. Este

contenido de cloruros varía en función de varios

condicionantes entre el 0,05 y el 1% del peso del cemento.

El hecho de que el frente de carbonatación o un cierto nivel

de cloruros hayan alcanzado la varilla y teóricamente la haya

despasivado, no significa necesariamente que a partir de ese

momento habrá corrosión importante. Ese período de tiempo,

no obstante, es un período que debe ser tenido en cuenta al

proyectar la estructura, en aras de la seguridad.

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b) Un período de tiempo que va desde el momento en que

aparecen manchas en la superficie del concreto, u ocurren

fisuras en el concreto de recubrimiento, hasta cuando se

presenta el desprendimiento del recubrimiento. A este

período se asocia la vida útil de servicio o de utilización de

la estructura. Este período es muy variable y depende de cada

caso en especial, pues ocurre que, en ciertas construcciones,

es inadmisible que la estructura presente manchas de

corrosión o fisuras. En otros casos sólo la caída de pedazos

de concreto, que ponga en peligro la integridad de las

personas, puede ser considerada como el momento a partir

del cual se debe considerar cumplida la vida útil de servicio

de la estructura.

c) Un período de tiempo que va hasta la ruptura o colapso

parcial o total de la estructura. A este período de tiempo se

asocia la

Figura 1.3 Concepto de vida útil de las estructuras de

concreto

en función del fenómeno de la corrosión del refuerzo

Fuente: http://blog.pucp.edu.pe/media/688/20101211-Corrosion-

UPAO.pdf

Fecha de consultado el 3/10/2014

http://blog.pucp.edu.pe/media/688/20101211-Corrosion-UPAO.pdf

http://blog.pucp.edu.pe/media/688/20101211-Corrosion-UPAO.pdf

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Llamada vida útil última o total. Corresponde al período de

tiempo para el cual habrá una reducción significativa de

secciones resistentes de la armadura o una pérdida

importante de adherencia concreto-refuerzo, acarreando el

colapso parcial o total de la estructura.

2.2.2. Principales ataques Producidos en el Concreto

2.2.2.1. Ataque por Cangrejeras

Cangrejeras son los espacios vacíos que quedan en el concreto que no fue

bien vaciado y aparecen generalmente en vigas, columnas y placas de

concreto con armadura de acero, se recomienda en uso de vibradores que

al ser introducidos en el concreto esparcen el mismo de manera uniforme

para no quedar obstruidos en la armadura de acero ya que esto debilita

estructuralmente la viga o columna o cualquier elemento estructural

2.2.2.2. Ataque por Corrosión

corrosión del acero de refuerzo como la reacción química (oxido

reducción) o electroquímica(oxidación) entre un material, usualmente un

metal y su medio ambiente produciendo un deterioro del material y sus

propiedades, por ejemplo cuando una estructura de concreto está en

contacto frecuente con agua que contenga iones de cloruro (agua de mar),

a través de la porosidad del concreto puede llegar a las varillas de acero

ocasionando deterioro a estas , la velocidad con que se produce la

corrosión se debe a la medida de la temperatura, la salinidad del fluido

en contacto con el metal de las propiedades de los metales en cuestión.

2.2.2.3. Ataque por fisuras

Las Fisuras en el Hormigón, son roturas que aparecen generalmente en

la superficie del mismo, debido a la existencia de tensiones superiores a

su capacidad de resistencia. Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el

espesor de una pieza, se convierte en grieta.

http://www.construmatica.com/construpedia/Resistencia_Caracter%C3%ADstica_del_Hormig%C3%B3n

http://www.construmatica.com/construpedia/Fisura

http://www.construmatica.com/construpedia/Grieta

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Las fisuras se originan en las variaciones de longitud de determinadas

caras del hormigón con respecto a las otras, y derivan de tensiones que

desarrolla el material mismo por retracciones térmicas o hidráulicas o

entumecimientos que se manifiestan generalmente en las superficies

libres.

2.2.2.4. Ataque por eflorescencia

La eflorescencia en el concreto es un fenómeno muy común pero de los

menos comprendidos. Es un residuo de sales con textura polvosa de color

blanco tiza y se puede formar en la superficie de cualquier producto que

contenga cemento, sin importar el color de éste. Este fenómeno ocurre

cuando la humedad disuelve las sales de calcio en el concreto y migra a

la superficie a través de la acción capilar. Cuando estas sales llegan a la

superficie, reaccionan con el CO2 en el aire y al evaporarse dejan un

depósito mineral que es de carbonato de calcio. Este residuo de sal blanca

puede aparecer en pocas o muchas cantidades, también puede formarse

tanto de manera lenta como muy rápida; depende de la cantidad de

humedad a la que se somete el concreto y del calcio libre presente en éste.

La eflorescencia puede ser inducida por la lluvia, agua estancada,

aspersores, bajas temperaturas, condensación, rocío, el agua que se añade

a la superficie del concreto fresco para facilitar el acabado con llana o

palestra, en fin cualquier humedad sobre la superficie, porque el agua

provoca la reacción para producir la eflorescencia.

La eflorescencia no causa problemas estructurales, pero puede ser

estéticamente objetable sobre todo en los concretos decorativos. Este

fenómeno no es tan evidente en los concretos ordinarios cementos

blancos o grises y puede pasar sin notarse. Pero en los concretos de otros

colores, una poca eflorescencia, puede ser la peor pesadilla para el

contratista y propietario de la superficie. En los concretos de colores

oscuros, el depósito de estas sales, puede tener el efecto de aclarar su tono

o decolorarla, en los concretos de color rojo, la eflorescencia lo hace ver

de color rosado, los de colores canela y negro se pueden ver como grises

o incluso blancos. La buena noticia es que este fenómeno desaparece con

el tiempo por su propia cuenta, cuando el calcio libre se agote dentro del

http://www.construmatica.com/construpedia/Fisuras

http://www.construmatica.com/construpedia/Hormig%C3%B3n

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concreto y la mala noticia es que esto puede llegar a tardar hasta 15 años

y seguramente el propietario no querrá esperar este tiempo.

2.2.2.5. Ataque por agua

a) ataque por agua pura

Las aguas puras conocidas como aguas blandas, atacan el concreto

por disolución de la pasta al actuar sobre el Hidróxido de calcio libre.

Adicionalmente los silicatos, aluminatos, y ferritos de calcio son

descompuestos por disolución del Hidróxido de calcio.

b) ataque por aguas casi puras

Las aguas del manantial, generalmente libres de sales, pueden

volverse ácidas debido a la formación de ácido carbónico derivado

del bióxido de carbono presente en la atmósfera transformándose en

corrosivas al concreto, especialmente si éste es pobre o permeable.

2.2.2.6. Ataque por aguas de pantano

Las aguas de pantano pueden contener elementos tales como ácido

carbónico o húmico, sulfatos solubles, ácidos sulfúrico libre, o

combinación de éstos. La acción del ácido sulfúrico y ácido carbónico

ya ha sido explicada. El ácido húmico, producido por el proceso de

descomposición de la vegetación, ataca fundamentalmente a la

superficie del concreto al formarse humato de calcio.

Figura 1.5 Pérdida de sección de acero útil

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Fuente: http://eciccapacitaciones.blogspot.com/2013/06/patologia-del-

concreto.html

Fuente: http://eciccapacitaciones.blogspot.com/2013/06/patologia-del-

concreto.html

2.2.2.7. Ataques por reacción del agregado

a) Ataque por reacción álcali – silice

Se han observado, desde 1940, expansiones en estructuras de

concreto reforzado preparadas con el mismo cemento y diferentes

tipos de agregados, o con el mismo agregado y diferentes tipos de

cementos, concluyéndose que algún constituyente de ciertos

cementos reaccionaba con algún tipo de elementos de ciertos

agregados, produciendo expansiones excesivas y el correspondiente

deterioro del concreto.

Los estudios han demostrado que los agentes responsables del

cemento eran los óxidos de sodio y de potasio que al reaccionar con

algún tipo de elemento de ciertos agregados, producían silicatos

alcalinos que, debido a la naturaleza semipermeable de la pasta,

producían presiones osmóticas con posterior destrucción del

concreto.

Los estudios igualmente han demostrado que la reacción se produce

siempre que los contenidos de óxido de sodio y potasio sean mayores

de 0.6% en peso del cemento y los agregados contengan alguna

forma reactiva de sílice.

Figura 1.6 Pérdida de sección de acero útil

cero útil

http://eciccapacitaciones.blogspot.com/2013/06/patologia-del-concreto.html




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Las manifestaciones típicas del deterioro del concreto debido a la

reacción álcali-sílice son: expansión; fisuramiento; exudación del

gel a través de los poros o fisuras formando escamas endurecidas o

cordones duros sobre la superficie; zonas de reacción en las

partículas de agregado afectadas en el concreto; y en algunos casos

ampollas en la superficie del mismo.

b) ataque por reacción cemento – agregado

Se han presentado expansiones excesivas, acompañados de

agrietamientos importantes, en concretos preparados, agregados

gruesos de pequeño tamaño y altamente silicosis, a los que se

conocen como “arenosos – gravosos” y que se presentan feldespatos

y granitos de grano grueso como constituyentes importantes.

Estos agregados arenosos – gravosos presentan composición diversa

y diferencias expansivas que permiten concluir que el tipo de

agrietamiento producido es causado por reacciones

fundamentalmente diferentes de aquellas involucradas en la reacción

álcali – sílice.

Los concretos afectados por esta reacción suelen contener partículas

reactivas con los álcalis, presentándose gel similar al hallado en la

reacción álcalis – sílice, aun cuando no hay correlación entre la

extensión del agrietamiento y el contenido de álcalis del cemento,

habiéndose observado con excesiva expansión. Y el consiguiente

agrietamiento en mezclas con cemento cuyo contenido de álcalis era

solo del 0.17 % expresado como óxido de sodio.

2.2.2.8. Ataque por reacción álcali–agregados Carbonatados

Se han encontrado expansión excesiva y fisuramientos en concretos

recién colocados en los que se había empleado agregado grueso

proveniente de rocas dolomíticas carbonatadas, apreciándose que la

expansión se incrementa con el contenido de álcalis del cemento.

23

En general, las rocas expansivas están en el grupo calizas dolomíticas en

las que el 50% al 90% de los carbonatos escalcitan mineral y contienen

arcilla, la matriz es de grano extremadamente fino y su textura consiste

en pequeños rombos de dolomita aislados y diseminados en una matriz

de arcilla y calcita finamente dividida.

2.2.2.9. Ataque por agregados Contaminados

El carbón presente en el agregado puede contener compuestos de azufre

que, por oxidación, puede dar ataques de sulfatos. Adicionalmente, la

presencia de carbón puede producir decoloración y manchado de la

superficie.

El óxido de magnesio presente en el concreto puede causar expansión y

destrucción si la presión durante el secado produce minúsculas grietas

en la pasta, las cuales permiten que el agua llegue a los granos de

periclasa, óxido de magnesio nativo, que cuando está húmeda origina

expansión y rotura. Algunos vidrios artificiales, al igual que los

naturales, son expansivamente reactivos con los álcalis del cemento.

2.2.2.10. Ataques por Desgaste Superficial

a) Desgaste por Abrasión

La abrasión del concreto es definida como el desgaste de su

superficie debido a procesos de fricción o rozamiento. Si bien las

partículas arrastradas por el viento pueden tener efecto abrasivo

sobre las superficies del concreto, la más importante causa de

abrasión de pisos y pavimentos es producida por el paso de personas,

circulación de vehículos o rodadura de objetos o maquinas.

Entre los factores que disminuyen la resistencia del concreto a la

acción de agentes abrasivos se pueden indicar; la exudación del

concreto; su resistencia a la compresión; las propiedades de los

24

agregados; los procedimientos de acabado; el procedimiento y

tiempo de curado.

b) Desgaste por Erosión

La erosión es definida como el deterioro causado por la acción

abrasiva de fluidos o sólidos en movimiento. La resistencia a la

erosión es importante en estructuras hidráulicas en la que el concreto

está sometido a la acción abrasiva del agua en movimiento la cual

transporta partículas sólidas.

La acción de choque, deslizamiento o rozamiento de tales partículas

puede causar desgaste superficial del concreto.

La magnitud de la erosión depende del número, velocidad, tamaño,

perfil, densidad y dureza de las partículas en movimiento por unidad

de tiempo.

2.2.2.11. Ataque por altas Temperaturas

El concreto puede estar sometido a altas temperaturas mayores que las

normales en aquellos casos en que es utilizado en la construcción de

chimeneas, conductos de gas caliente, pantallas contra radiación, o fuego

accidental producto de un incendio.

Aspectos importantes del ataque al concreto son disminución de la

resistencia; alargamiento de la longitud inicial; considerable expansión

permanente; disminución del módulo de elasticidad y dureza;

descomposición del agregado con liberación del cal libre; descascara

miento superficial, todo ello con posible expansión y fisuramientos y

desprendimiento de trozos de concreto.

2.2.2.12. Corrosión de la Armadura en el Concreto

25

El concreto armado es un material que se deteriora lentamente a través

del tiempo; sin embargo. Cuando éste es preparado de mala calidad o

presenta ataques físicos o químicos suelen presentarse daños que se

manifiestan con agrietamientos, desprendimientos u otros tipos de daños

que además de deteriorar al concreto pueden producir daños en el acero

de refuerzo existente.

Una de las características más importantes que se debe buscar en la

ejecución de un buen concreto es que éste sea resistente a la acción del

clima, a los ataques químicos, a la abrasión o a cualquier otro proceso

de deterioro. Por lo tanto, un concreto se denomina durable cuando

mantienen su forma original, su calidad y sus propiedades de servicio al

estar expuesto a su medio ambiente. Usando un cemento

adecuado y una mezcla adecuadamente dosificada se obtendrá un

concreto resistente a los sulfatos del suelo, a las aguas freáticas o del

mar. La corrosión de la armadura en el concreto consiste en la oxidación

destructiva del acero por el medio que lo rodea. Así, la corrosión ocurre

como resultado de la formación de una celda electroquímica, la cual

consiste en cuatro elementos principales:

a) Un Ánodo, donde ocurre la oxidación.

b) Un Cátodo, donde ocurre la reducción.

c) Un Conductor Metálico donde la corriente eléctrica es el flujo de

electrones.

d) Un Electrolito, en ese caso el concreto, donde la corriente eléctrica es

generada por el flujo de iones en un medio acuoso.

26

Figura 2.1. Representación electroquímica del concreto y el acero.

La corrosión electroquímica del acero en el concreto resulta de la falta

de uniformidad en el acero (diferentes aceros, soldaduras, sitios activos

sobre la superficie del acero), contacto con metales menos activos, así

como también, de las heterogeneidades en el medio químico o físico

(concreto) que rodea al acero. Ahora bien, aunque la potencialidad para

la corrosión electroquímica puede existir debido a la falta de

uniformidad del acero en el concreto, la corrosión formalmente se

previene por la formación de esta película de óxido de hierro

“pasivante”. Pero cuando las condiciones de servicio cambian el

concreto se altera o a través de él penetran sustancias agresivas, se

produce el rompimiento de ésta película y la corrosión de las armaduras

se desencadena con una triple consecuencia:

El acero disminuye su sección o incluso se convierte

completamente en óxido.

El concreto puede fisurarse o des laminarse debido a las

presiones que ejerce el óxido expansivo al generarse.

La adherencia armadura-concreto disminuye o desaparece.

Fuente: http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/corrosion.htm

Fecha de consulta 24/10/2014

http://www.ing.unlp.edu.ar/quimica/corrosion.htm

27

Para que la corrosión del acero pueda iniciarse y mantenerse existen dos

mecanismos que en general son los más aceptados:

Reducción de la alcalinidad por lixiviación de las sustancias alcalinas con

agua o neutralización parcial con dióxido de carbono u otro material

acídico.

a) Por la acción electroquímica que involucra al ion cloruro en presencia

de oxígeno.

Así, el acero se corroe por la reacción anódica que permite que él se

disuelva como ion ferroso. Debe haber una reacción catódica

simultánea, como la reducción de oxígeno, todo esto en presencia de

agua.

Es importante resaltar que sin la presencia simultánea en el concreto

de oxígeno y humedad no es termodinámicamente posible que se

desarrolle con velocidad apreciable. Ambos factores tienen un

carácter ambivalente, pues cuando las armaduras están pasivadas, una

cierta cantidad de oxígeno y humedad pueden servir para engrosar la

capa pasivante, pero, cuando las armaduras se corroen activamente

actúan acelerando notablemente el ataque. En su ausencia, sin

embargo, lo detienen completamente.

Así, los problemas de corrosión del acero estructural están íntimamente

asociados a la despasivación del mismo, por el proceso electroquímico

resultante de las variaciones del medio químico sobre las distintas fases

concreto/acero y de las diferencias metalúrgicas y mecánicas del metal.

Estas variaciones originan gradientes de potencial, con flujo de

corrientes eléctricas llevando a la formación de áreas anódicas y

catódicas que constituyen las celdas de corrosión.

28

El primer signo de corrosión es la aparición de una capa gris o parda a

lo largo del eje del acero de refuerzo antes de que se forme la fisura,

aunque algunas veces ocurre primero. Adicionalmente, las

manifestaciones externas del proceso de oxidación incluyen manchas,

decoloración, agrietamiento, descaramiento y astilla miento de la

superficie del concreto, adicionalmente la sección transversal del acero

se reduce pudiendo presentarse en el tiempo, problemas estructurales

debido a la pérdida de adherencia acero/concreto, por agrietamiento de

éste o a la reducción en la sección transversal.

Tipos de Corrosión :

a) Corrosión Localizada

Corrosión por Picaduras

Las picaduras se forman por la disolución localizada de la película

pasiva, típicamente resultan del ingreso de iones cloruro al medio,

bien sea porque proviene del medio exterior o porque fueron

incorporados en la masa del concreto.

2Fe 2Fe++ + 4e- Anódica

O2 + 2H2O + 4e- 4OH- Catódica

29

Figura 2.2. Representación química de la corrosión por picaduras.

Fuente: http://civilgeeks.com/2011/12/11/durabilidad-del-concreto/

De esta manera, se forma una celda de corrosión donde existe un

área pasiva intacta, actuando como cátodo en la cual se reduce el

oxígeno y una pequeña área donde se ha perdido la película,

actuando como ánodo, en la cual ocurre la disolución del acero.

Varios factores actúan en conjunto para mantener o profundizar

las picaduras existentes, más que para extender la corrosión o

generar nuevas picaduras. Como ya es dicho, las picaduras son

auto catalíticas, ya que generan las condiciones necesarias y

suficientes para su continuo crecimiento.

Corrosión en Espacios Confinados

La corrosión de éste tipo puede ocurrir cuando sobre la superficie

del metal existe un espacio lo suficientemente resguardado que

evita el acceso continuo del oxígeno a esa zona, pudiendo crearse

celdas diferenciales de oxigeno que inducen a la corrosión del

esfuerzo.

30

Existen varias situaciones que pueden inducir a éste daño. Entre

ellas se puede mencionar la inyección de grietas (estructurales o

por corrosión) con material epóxido donde ya el medio agresivo

ha llegado al refuerzo, siendo ésta zona donde la corrosión se

aceleraría por la falta de acceso de oxígeno. Otro ejemplo puede

ser la corrosión del acero de refuerzo con revestimiento como por

ejemplo en el caso de uso de epóxidos cuando la adhesión entre

éste y el acero se ha deteriorado.

Corrosión bajo Tensión

Este tipo de corrosión ocurre cuando se dan conjuntamente dos

circunstancias: esfuerzos de tracción y un medio agresivo. Esto

ocurre preferencialmente en concreto pre o pos tensado, donde

se utilizan aceros de alta resistencia debida, en general, a la

presencia de hidrógeno atómico difundido, a través del metal.

Corrosión por Corrientes de Interferencia

Las corrientes de interferencia, llamadas también vagabundas,

erráticas o de fuga (términos utilizados en algunos países),

pueden ser definidas como las corrientes que fluyen en una

estructura y que no forman parte del circuito eléctrico/celda

electroquímica específica. Para que ocurra corrosión por

corrientes de interferencias debe existir un intercambio entre una

estructura metálica y un medio electrolítico.

La corriente continua es la que tiene el efecto más pronunciado

sobre la corrosión, ya que ésta fluye continuamente en un solo

sentido. Por el contrario la corrosión alterna, que interviene su

dirección alrededor de una centena de veces por segundo, puede

causar un efecto mucho menos pronunciado.

Las fuentes más comunes de corrientes son:

31

Sistemas de protección catódica: operando en las cercanías

de estructuras de concreto armado, especialmente en medio de

baja resistividad, como lo es el agua salobre.

Sistema con potencia eléctrica: como los trenes eléctricos,

máquinas de soldar, donde la estructura conectada a tierra se

encuentra a cierta distancia de los electrodos de soldar;

corrientes Telúricas (asociadas a la actividad solar y al campo

magnético de la tierra).

Independientemente de la fuente, las corrientes que fluyen en un

medio electrolítico son manifestaciones de diferencias de voltaje.

Si en el entorno de éstos gradientes de voltajes se encuentra

situada una estructura de concreto reforzada con acero, puede

existir un intercambio de corriente, con el mismo, donde el punto

de entrada de corriente actuaría como cátodo, pero la salida sería

la zona anódica que podría causar la disolución del metal,

corroyéndolo.

Corrosión Uniforme/Generalizada

La corrosión uniforme es el resultado de una perdida

generalizada de la película pasiva, resultante de la carbonatación

del concreto y/o la presencia de excesiva cantidad de iones

cloruros. También puede ocurrir por efecto de la “lixiviación”

del concreto producido por el pre colado y/o lavado por aguas

puras o ligeramente ácidas.

32

La figura muestra un ejemplo específico, donde se puede

observar el mecanismo mediante el cual ocurre corrosión por

efecto de carbonatación.

Figura 2.4. Mecanismo de corrosión por efecto de carbonatación.

Corrosión Galvánica

Este tipo de corrosión se puede dar cuando existen dos metales

diferentes en el medio electrolítico. En el caso del acero en

concreto, esta situación se dará cada vez que en alguna zona se

dañe o no se forme la película pasiva característica. Esta zona

actuará como un ánodo frente al resto del material, donde

permanece la pasivación, la cual actuará como cátodo. También

se podría presentar cuando el refuerzo se encuentre en contacto

con otros conductores más nobles. En general, se asocia al

funcionamiento de una macro celda. Un ejemplo típico es el caso

de armaduras exteriores que se corroen al ingresar los cloruros,

mientras que las armaduras interiores permanecen pasivas.

2.2.2.13. Dosificación del concreto

Fuente: http://civilgeeks.com/2011/12/11/durabilidad-del-

concreto/

33

El concreto debe ser sólido, homogéneo, compacto, resistente y poco

poroso, que garantice, además de sus significativas prestaciones

mecánicas, la protección de la armadura de acero de la estructura, de las

acciones agresivas de los agentes externos.

La dosificación del concreto es un factor que influye de forma

significativa en el comportamiento futuro de éste, como elemento

protector del acero de refuerzo.

El concreto que envuelve las barras de acero de una armadura debe

cumplir una doble función protectora:

Como barrera física que se opone a la penetración de los agentes

agresivos externos.

Creando una capa pasivante sobre el acero – en virtud de su alcalinidad

que lo mantiene protegido durante un tiempo indefinido. Teniendo en

consideración estas dos funciones del concreto de recubrimiento del

acero, es determinante dosificarlo por métodos que proporcionen su

máxima compacidad, lo que significa garantizar su mínima porosidad.

La porosidad de la masa del concreto la aporta fundamentalmente la

pasta del cemento endurecida y es a través de ella que el agua ejerce su

función de vector de transferencia de los elementos agresivos externos,

razón por la cual la relación agua/cemento, el grado de hidratación y la

cantidad de pasta son factores determinantes en la cantidad y tipos de

poros en el concreto. Los nuevos conocimientos científicos avalados por

la práctica de producción aportan que en el diseño de las mezclas de

concreto hay que tener en cuenta los siguientes factores que garantizan

su máxima compacidad y por ende, su durabilidad. La forma de

proporcionar los áridos componentes de la mezcla, que garantice el

menor volumen de vacío que será ocupado por la pasta de cemento

endurecida. La influencia que ejerce la cantidad de agua de la mezcla en

la consistencia del concreto en estado fresco. La influencia de la relación

34

agua – cemento, la cual podrá ser mejorada substancialmente con el uso

de aditivos químicos.

La influencia del grado de hidratación del cemento en la cantidad de

poros del concreto endurecido. La influencia de la “característica” de los

áridos que se empleen en la calidad final del concreto.

2.2.2.14. Compacidad y homogeneidad

La compacidad del concreto es la propiedad más importante del mismo a

los efectos de su resistencia a la penetración de los agentes agresivos

externos. Ella es inversamente proporcional a la porosidad y mientras

más alta sea la primera, expresada en magnitud está protegido el acero

de la armadura contra los ataques de los cloruros, que son los agentes

agresivos más importantes.

La compacidad del concreto esta expresada por la cantidad de materia

sólida que está contenida en una unidad cúbica, o es la relación entre el

volumen sólido y el volumen aparente total. Esta se mide como la

relación entre la suma de los volúmenes absolutos de materias sólidas

(grava, arena y pasta de cemento endurecido) contenida en un metro

cúbico de concreto, referido al volumen aparente del mismo.

La compacidad es función, principalmente, de la cantidad y calidad de

los materiales y de la adecuada proporción entre ellos. Sin embargo,

cumpliéndose con esta condición, la compacidad puede afectarse por un

mal mezclado y un mal transporte, ya que esto afecta la homogeneidad

del concreto, propiciando la segregación de los materiales. De igual

manera, la segregación puede producirse por un procedimiento deficiente

en la colocación del concreto y/o inadecuado proceso de compactación.

Las mezclas con relación a/c baja (<0,4) son usadas en ambientes

agresivos por la alta protección brindada a la armadura (baja porosidad

y alta alcalinidad). Sin embargo, un curado deficiente de estas mezclas

impide la hidratación total del cemento, induciendo esto a un déficit de

35

formación de gel que se manifestará en un incremento de la porosidad y

por lo tanto disminución de su compacidad.

Por otra parte, la homogeneidad del concreto es la cualidad por la cual

los distintos componentes del mismo aparecen igualmente distribuidos

en toda su masa, de manera tal que dos muestras tomadas de distintos

lugares de la estructura fabricada con el mismo concreto, resulten

prácticamente iguales. El concreto, por su origen, es un material

heterogéneo y se puede lograr su homogeneidad mediante un adecuado

proceso tecnológico de producción, transporte, colocación,

compactación y curado.

De tal manera que un concreto que tenga una adecuada compacidad y

homogeneidad garantizaría la protección de la armadura, en el ambiente

específico para el cual fue diseñada la mezcla. En la práctica, para

obtener esto se debe cumplir con una serie de actividades secuenciales,

las cuales se encuentran íntimamente ligadas entre sí. Estas actividades

son:

Buena selección y proporción de los materiales.

Buena operación de mezclado.

Buena calidad en la ejecución de los procedimientos de

transporte, colocación, curado y donde sea aplicable, una

cuidadosa operación de desmolde.

2.2.2.15. Espesor de Recubrimiento del Concreto

La protección que confiere el concreto que recubre las barras de acero

de una estructura de concreto armado o pretensado dependerá del grado

de impermeabilidad de éste, que a su vez estará dada por su compacidad

y homogeneidad en esa zona. En muchos casos esta masa de concreto

no cumple con sus funciones específicas porque suele ser menos

compacta y más porosa que el resto del volumen que constituye el

elemento. Este fenómeno puede producirse por varias cusas, siendo la

más importante una mala compactación del concreto.

36

El espesor de esta capa de concreto es importante para garantizar la

protección de la armadura, dependiendo del ambiente al cual va a estar

expuesto. Existen normas internacionales, donde se especifican los

espesores adecuados de acuerdo a la agresividad ambiental.

Sin embargo, estructuralmente es recomendable que este espesor sea al

mínimo indispensable, ya que por ser una zona desprovista de armadura,

pudiera verse afectada por fisuración, particularmente si el elemento está

sometido a esfuerzos de tracción. Por tal motivo, las normas

recomiendan que en ambientes agresivos debe utilizarse una mezcla de

calidad con alto contenido de cemento y baja relación de a/c,

garantizando así que espesores de 2 a 3 pulgadas permitan una alta

durabilidad de la estructura.

2.2.2.16. Humedad Ambiental

La presencia de agua es imprescindible para la corrosión en medios

neutros y alcalinos, pues interviene en el proceso catódico de reducción

del oxígeno:

Además, el agua es necesaria para la movilidad de los iones a través del

electrolito. En el concreto seco, la resistividad eléctrica es tan elevada

que impide que la corrosión se produzca aun en ausencia de la capa

pasivante sobre el acero; solo la existencia de una cierta cantidad mínima

de humedad en los poros del concreto mayor sea el contenido de

humedad en los poros del concreto, menor será el valor de la resistividad

eléctrica y más elevada podrán ser, en principio las velocidades de

2H2O + O2 + 4e- → 4OH-

37

corrosión. El contenido en agua de los poros es función, en situaciones

o no saturación, de la humedad

Procesos de corrosión, es realmente contenida en los poros. A este

respecto, debe tenerse presente que la humedad ambiental y la del

concreto sólo coinciden en regímenes estacionarios y que en

condiciones cambiantes es mayor la humedad del concreto, porque éste

pierde agua a menor velocidad de lo que gana a causa de la existencia

de tensiones capilares. Éste último fenómeno puede verse acrecentando

cuando el concreto esté contaminado por cloruros, a causa del carácter

hidroscópico de los mismos. Así mismo, aunque el ambiente exterior

esté seco, el interior del hormigón no se seca más que cuando tales

circunstancias se prolongan largo tiempo.

Figura 2.5. Efecto del Contenido de Humedad en los poros del

hormigón, en la Corrosión de la armadura.

Fuente: http://ingeniocivil301.blogspot.com/2013/04/marco-

teorico.html

38

Serviría de los concretos, a partir de 3 - 4cm de medio exterior, los poros

siempre se encuentran saturados o casi saturados de humedad. Este

comportamiento está muy influenciado por la porosidad del concreto, ya

que concretos muy porosos permitirán una “respiración” más profunda

que hormigones más densos, cuya “piel” sólo “respirará” en los 1-2cm

más externo

2.2.2.17. Efecto del Oxígeno

No es posible que el proceso de corrosión se desarrolle sin que llegue

una mínima cantidad de oxígeno hasta las armaduras, es decir, es

necesaria una cierta “aireación” de las mismas.

Durante mucho tiempo se ha considerado que el acceso o flujo de

oxígeno es el factor determinante de la velocidad de corrosión. Así, se

piensa a menudo que el espesor del recubrimiento influye mucho en el

acceso de oxígeno y se han realizado múltiples trabajos para medir la

permeabilidad del concreto al oxígeno, al aire o a los gases. Pero el

estado actual de conocimientos descarta esta hipótesis, por lo que no

son válidas las extrapolaciones al fenómeno de corrosión de las

armaduras de los ensayos de permeabilidad del concreto, cuando se

utiliza la presión mecánica como fuerza impulsora de los gases.

2.2.2.18. Efecto de la temperatura

La temperatura juega también un doble papel en los procesos de

deterioro. Por un lado, su incremento promociona la movilidad de las

moléculas facilitando el transporte de sustancias; por otro lado, su

disminución puede dar lugar a condensaciones que, a su vez, pueden

producir incrementos locales importantes del contenido de humedad

del material. Además, la cantidad absoluta de vapor de agua en la

atmósfera varía con la temperatura. Existe un defecto opuesto entre

Figura 2.6. Efecto del Contenido de Humedad en los poros del

hormigón, en la corrosión de la armadura

Fuente: http://ingeniocivil301.blogspot.com/2013/04/marco-

teorico.html

.

39

humedad y temperatura, ya que al aumentar esta última se evapora

humedad y cuando desciende, condensa agua líquida en los capilares.

2.2.2.19. Estado Superficial del Acero

Siendo la superficie del acero la primera interface con el medio, es

lógico pensar que su estado superficial afectará las reacciones que

tendrían lugar en contacto con él. En términos generales, el acero

cuya superficie posee la cubierta de óxidos provenientes del proceso

de conformado se presenta menos reactivo que aquél cuya superficie

está libre de dicha capa. No obstante la presencia de productos de

oxidación productivos por la corrosión atmosférica no

necesariamente demuestra igual comportamiento, siendo incluso

altamente probable que de estar contaminados con agentes agresivos

como el Ión cloruro, se propicie la corrosión.

2.2.2.20. Tensiones mecánicas del acero

Los aceros de pre y pos tensado son de composición eutectoide

(alrededor del 0,8% de C) y suelen estar sometidos a tensiones entre el

60 y el 80% de su límite elástico. Estas elevadas tensiones no

representan ningún riesgo si el acero está exento de imperfecciones de

óxidos superficiales y si el concreto que lo rodea es de elevada calidad.

En el concreto donde la carbonatación alcance los alambres tensados o

donde haya ciertos iones despasivantes (SNC-, S=, Cl-), el riesgo de una

corrosión bajo tensión existe. Este tipo de corrosión se caracteriza por

incubar grietas no visibles al ojo humano, que se propagan con relativa

rapidez hacia el interior. Alcanzada una pérdida de sección crítica, el

alambre se rompe de forma frágil, donde se puede apreciar la mayor

estricción (reducción de sección) que se produce en una rotura dúctil,

en comparación con la casi nula que se detecta en una rotura frágil.

La única forma de confirmar el tipo de rotura es mediante el estudio

microscópico de las superficies fracturadas.

40

2.2.2.21. Corrientes erráticas o de interferencia

Como ya se indicó estas corrientes son aquellas que, por diversas

causas, abandonan sus circuitos naturales para circular por el medio en

el que se encuentran los conductores, siguiendo así caminos no

previstos.

En el caso de estructuras de concreto armado se ha demostrado que

este efecto es importante para acelerar la corrosión de las armaduras.

Esto induce a un rápido Incremento en la disolución localizada del

material, pudiendo llegar a ser un daño catastrófico.

2.2.2.22. Existencia de fisuras

Las fisuras estructurales (transversales a las armaduras) constituyen en

un principio un camino rápido de llegada de los agresivos hasta la

misma. Las fisuras del concreto, originadas por solicitaciones

mecánicas sobre la estructura, se disponen, en general, en planos

perpendiculares a las armaduras puesto que éstas se colocan

precisamente para absorber las tensiones de tracción que el concreto

por sí solo no puede soportar. Sin embargo, limitar la deformación de

tracción de acero para que no supere la de la rotura en tracción del

concreto y así evitar las fisuras transversales supone un desperdicio

económicamente inaceptable de la capacidad de las armaduras.

Las fisuras que acompañan las armaduras en su misma dirección son,

en general, resultantes de un proceso de corrosión ya iniciado. Pueden

sin embargo, aparecer también por procedimientos constructivos

incorrectos, como por una retracción de fraguado en ciertas

condiciones, estribos con muy bajo rendimiento, estados tensionales

de compresión elevados por defecto del módulo de Poisson.

La abertura máxima de fisuras se limita, entre otras exigencias, por la

durabilidad de la armadura. Los códigos suelen limitar el ancho de

fisura a valores entre 0.1 y 0.3mm. La incidencia de la abertura de la

fisura en la corrosión de la armadura depende de factores como:

41

La agresividad del medio ambiente.

El recubrimiento de la armadura

La calidad del concreto.

En la actualidad existe la tendencia a considerar que la mayor o menor

agresividad no depende del tamaño de la abertura como tal, sino que

se piensa que por debajo de un determinado valor de la abertura de la

fisura (entre 0.3 y 0.4mm), ésta no incrementa el riesgo de ataque.

La tendencia actual en relación a la abertura máxima de fisuras para

estructuras de concreto armado es pues, acotarla por el valor de 0.4mm

al considerarse que por encima de este valor el riesgo de ataque no se

incrementa. Igualmente se limita indirectamente la abertura por

recomendaciones constructivas: recubrimiento de la armadura,

diámetros y espaciamientos entre barras y calidad del concreto (a/c,

adiciones).

En cuanto a las fisuras longitudinales debidas a asentamientos

tradicionales del concreto o a retracción plástica, se puede asimismo

considerar que se comportarán, en cuanto a la durabilidad, de forma

similar a las transversales. Aunque el área de armadura expuesta al

ataque es mayor en las fisuras longitudinales, este hecho se balancea

con la circunstancia de lo muy localizado que es el ataque en las

transversales.

42

CAPÍTULO III

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

3.1. DESCRIPCION Y DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

Tipo de Investigación

La investigación realizada fue de tipo descriptivo y comparativa

Diseño de Investigación

El diseño seleccionado a emplearse en el presente estudio, es el diseño

Descriptivo Comparativo de 3 muestras, el cual responde al siguiente

esquema:

Donde:

M1, M2, M3 representan a cada una de las muestras:

M1

M2

M3 ==

=

O1

O2

O3

O1 O1≠

O2 ≠ O 3

43

M1 = muestra de las obras de concreto Reforzado recolectada en el Barrio

Shancayan (Zona I).

M2 = muestra de las obras de concreto Reforzado recolectada en el Barrio

Rosas Pampa (Zona II).

M3 = muestra de las obras de concreto armado recolectada en la Zona

Céntrico Comercial de Huaraz (Zona III).

O1, O2, O3 es la información u observaciones recolectada en cada una de

dichas muestras. De O1 a O3 en la parte lateral del diagrama, nos indica

las comparaciones que se llevan a cabo entre cada una de las muestras,

pudiendo estas observaciones, resultados, información ser: iguales,

diferentes, o semejantes con respecto a la otra.

3.2. POBLACION Y MUESTRA DE ESTUDIO

Población:

Conformada por todas las Obras de concreto reforzado con acero en las 3

zonas de estudio: Barrio de Shancayan, Barrio de Rosas Pampa, y la Zona

Céntrica Comercial de Huaraz.

Muestra:

La muestra se seleccionará al azar, consistiendo en 10 estructuras de

viviendas o edificaciones de concreto reforzado con acero de cada zona

de estudio, obteniéndose un total de 30 edificaciones de concreto

reforzado con acero estudiadas.

3.3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCION DE DATOS

Elaboración de una Ficha de Inspección Visual General de la Estructura.

Elaboración de cuadros Estadísticos de cada Zona inspeccionada.

Elaboración de cuadros comparativos de las zonas inspeccionadas.

44

3.4.PROCEDIMIENTO DE RECOLECCION DE DATOS

Coordinación con los propietarios de cada zona o barrio a estudiar, para

facilitar el acceso a las viviendas.

Contacto con los propietarios para realizar la Inspección Visual General de

la Estructura

Aplicación de las Fichas de Inspección Visual, acompañado del Registro

Fotográfico de Daños.

3.5.PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS DE DATOS

Para el procesamiento de la información utilizaremos aspectos de la Estadística

descriptiva mediante la técnica de datos agrupados y no agrupados, y se

representan organizados en cuadro con respectivo gráfico de barras para su mejor

ilustración.

45

3.6.LUGAR DE ESTUDIO (Huaraz)

Figura: 03. Localización general de la zona en estudio provincia de Huaraz

Fuente: https://www.google.com.pe/maps/@-9.5172561,-77.5230175,18z

Fecha de obtención 21/09/2014

https://www.google.com.pe/maps/@-9.5172561,-77.5230175,18z

46

a) Barrio de Shancayan

Figura 3.1. Localización de la Zona de Estudio I – BARRIO SHANCAYAN



47


b) Barrio de Rosas Pampa

Figura 3.1. Localización de la Zona de Estudio II - BARRIO ROSAS

PAMPA (viviendas cercanas al rio santa)

48



c) zona céntrica comercial


49

Figura 3.3. Localización de la Zona de Estudio III – AVENIDA MARISCAL

ZONA CENTRICA



3.7.INSPECCION GENERAL DE LAS VIVIENDAS DE LAS TRES BARRIOS

DE ESTUDIO

Foto 3.1. Identificación de Mancha de Humedad, en la vivienda (Av.

UNIVERSITARIA N° 880) Se manifiesta que, la mayoría de viviendas sufren de

este peculiar daño.


50

Foto 3.2. Identificación de Grietas, en la vivienda (pasaje la cantuta N° 567). La

presencia de estos daños, son en menor proporción, comparándolos con otras

viviendas.

Fuente: elaborado por el autor

Foto 3.3. Identificación de Eflorescencia, en la totalidad de las viviendas del Jr. Rosas

Pampa N° 78


51

Foto 3.4. Identificación de Acero Oxidado, en la vivienda Av. Luzuriaga, se puede

observar que la capa de recubrimiento está dañada y está al contacto con el

medio ambiente el acero de refuerzo.


52

3.8. ESTUDIO DETALLADO DE LAS 10 VIVIENDAS DEL BARRIO DE

SHANCAYAN

a) Vivienda V-1 Avenida Universitaria N° 1803

La vivienda V-1 el sistema de construcción es albañilería confinada como se

puede observar es de dos pisos uso que se le da es para vivienda unifamiliar.

Se puede ver que el encuentro entre la losa aligerada y la viga se produjo

cangrejera también dentro de ellas puede observar el acero de refuerzo y

también manchas por humedad ocasionado por aguas de lluvia y según la

encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida útil es de 13 años


53

b) Vivienda N-2 pasaje la cantuta N° 305

La vivienda V-2 el sistema de construcción es albañilería confinada como

se puede observar, la vivienda es de dos pisos uso que se le da es para

vivienda unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas se produjeron

ataques de cangrejeras y descascaramiento de la losa aligerada provocado

por humedad. Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de

vida útil es de 15años


54

c) Vivienda V-3 Jr. Las Amapolas e intersección con la Avenida

Universitaria N° 405



vivienda unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas no tienen ningún

daño severo. Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida

útil es de 8 años


55

d) Vivienda V-4 Avenida Universitaria N° 880



vivienda unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas con manchas

ocasionado por aguas de lluvia. Y según la encuesta que se hizo al propietario

el tiempo de vida útil es de 11 años


56

e) Vivienda V-5 N° pasaje Amapolas N°123


puede observar, la vivienda es de cuatro pisos uso que se le da es para vivienda

unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas con manchas ocasionado

por aguas de lluvia. Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de

vida útil es de 13 años


57

f) Vivienda V-6 Avenida Universitaria N° 890


puede observar, la vivienda es de cuatro pisos uso que se le da es para vivienda

unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas y losa aligerada están en

buen estado. Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida

útil es de 10 años


58

g) Vivienda V-7 Avenida Universitaria N° 1012



vivienda unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas en buen estado.

Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida útil es de 7

años


59

h) Vivienda V-8 Avenida Universitaria N° 906


se puede observar, la vivienda es de un piso uso que se le da es para vivienda

unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas con manchas ocasionado

por aguas de lluvia. Y según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo

de vida útil es de 12 años


60

i) Vivienda V-9 Avenida Universitaria N° 998


se puede observar, la vivienda es de un piso uso que se le da es para vivienda

unifamiliar. Se puede ver que las vigas y columnas en descascaramiento y

manchas por lluvias, fisuras y rajaduras en muros ocasionado. Y según la

encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida útil es de 15 años


61

j) Vivienda V-10 Avenida Universitaria N° 1208



vivienda unifamiliar. Se puede ver que las vigas están en buen estado. Y

según la encuesta que se hizo al propietario el tiempo de vida útil es de 8

años


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