1. DURABILIDADYPATOLOGIA DEL CONCRETOEnrique Rivva L2006

2. CAPITULO 1DURABILIDAD Y PATOLOGIA1.- DURABILIDAD Y PATOLOGIA1.1.- DURABILIDADEste libro no es nicamente, un estudio de los diversos agentes queatacan al concreto, ni se limita a referirse a sus causas y mecanismos o a laforma en que pueden daarlo o destruirlo, sino que plantea posibles formas decontrol, proponiendo alternativas de solucin. Para los fines de este trabajo seentiende por: (a) concreto simple a la mezcla de cemento, agua, y agregadosfino y grueso, sin refuerzo metlico; (b) por concreto armado a la mezcla deconcreto simple y refuerzo metlico; (c) por concreto presforzado a la mezclade concreto simple y refuerzo pre post-tensado.La durabilidad de una estructura de concreto o sea su variacin en eltiempo sin modificaciones esenciales en su comportamiento es definida por elComit 201 del American Concrete Institute (ACI) como la habilidad delconcreto para resistir la accin del intemperismo, ataques qumicos, abrasin,o cualquier otro tipo de deterioro. Algunos investigadores prefieren decir quees aquella propiedad del concreto endurecido que define la capacidad de stepara resistir la accin del medio ambiente que lo rodea; los ataques, ya seaqumicos, fsicos o biolgicos, a los cuales puede estar expuesto; los efectosde la abrasin, la accin del fuego y las radiaciones: la accin de la corrosiny/o cualquier otro proceso de deterioro.Otros investigadores se inclinan a definir la durabilidad de una estructuracomo la capacidad del concreto para soportar, durante la vida til para la queha sido proyectado, las condiciones fsicas y qumicas a las que estarexpuesto, y que podran llegar a provocar su degradacin como consecuenciade efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el anlisisestructural, siempre que las acciones del medio ambiente y las condiciones deexposicin se consideren como factores de diseo y construccin de lasestructuras. 3. Los investigadores concluyen en que la durabilidad es aspecto esencialde la calidad de una estructura siendo tan importante como la resistencia. Loscostos de mantenimiento y de reparacin hacen an ms importante unadecuado diseo, el cual exige informacin sobre las tensiones que plantea elmedio ambiente y de su efecto en el concreto. En este trabajo nos ocuparemosde los diversos aspectos e interrelaciones que pueden contribuir a disminuir ladurabilidad del concreto.1.2.- PATOLOGIALa Patologa del Concreto se define como el estudio sistemtico de losprocesos y caractersticas de las e nfermedades o los defectos y daos quepuede sufrir el concreto, sus causas, sus consecuencias y remedios. Enresumen, en este trabajo se entiende por Patologa a aquella parte de laDurabilidad que se refiere a los signos, causas posibles y diagnstico deldeterioro que experimentan las estructuras del concreto.El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daos que alteransu estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congnitos porestar presentes desde su concepcin y/o construccin; otros pueden haberloatacado durante alguna etapa de su vida til; y otros pueden ser consecuenciade accidentes. Los sntomas que indican que se est produciendo dao en laestructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras,prdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria unainvestigacin en la estructura, la cual incluye:1.- Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura,incluyendo cargas de diseo, el microclima que la rodea, el diseode sta, la vida til estimada, el proceso constructivo, lascondiciones actuales, el uso que recibe, la cronologa de daos,etc.2.- Inspeccin visual que permita apreciar las condiciones reales dela estructura.3.- Auscultacin de los elementos afectados, ya sea mediante 4. mediciones de campo o pruebas no destructivas.4.- Verificacin de aspectos de la mezcla de concreto que pueden serimportantes en el diagnstico, tales como la consistenciaempleada; tamao mximo real del agregado grueso empleado;contenido de aire; proceso de elaboracin de los especimenes;procedimiento de determinacin de las resistencias encompresin, flexin y traccin; verificacin de caractersticasespeciales o adicionales, segn requerimientos.5.- Conocimiento del diseo y clculo de la estructura; los materialesempleados; las prcticas constructivas; y los procedimientos deproteccin y curado; los cuales son factores determinantes delcomportamiento de la estructura en el tiempo6.- Conocimiento del tipo, cantidad y magnitud de los procesos dedegradacin de las armaduras de refuerzo, los cuales determinan,a travs del tiempo, la resistencia, rigidez y permeabilidad de laestructura; recordando que sus condiciones superficialesinfluyen, y todo ello se refleja en su seguridad, funcionalidad,hermeticidad y apariencia; en suma en su comportamiento yvulnerabilidad.7.- Verificacin que el acero de refuerzo cumpla con la resistenciarequerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con lasespecificaciones indicadas en los planos y memoria de clculo delas estructuras. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a laSupervisin comprobar que se cumplan las Normas ASTMcorrespondientes.Deben tomarse muestras representativas del acero de refuerzo, deacuerdo a Norma, con la frecuencia y alcance indicados en las especifi cacionesde obra. Estas muestras deben ser seleccionadas al azar y se definen como unconjunto de barras o rollos extrados aleatoriamente de un lote, del que seobtiene la informacin necesaria que permita apreciar una o ms de lascaractersticas, de manera de facilitar la toma de decisiones sobre su empleo.Una muestra se considerar como una fraccin extrada de la barra o rollo con 5. una longitud de un metro para ser sometida al ensayo. Se recomienda que lasmuestras para los ensayos de calidad de cada dimetro del acero empleado,deben estar conformadas cuanto menos por cinco unidades de productos decaractersticas similares por cada 40 toneladas o cantidad inferior; dos seemplearn en la ejecucin de ensayos para evaluacin de las propiedadesmecnicas (una para cada ensayo) y tres para efecto de los dems ensayos.De acuerdo con las especificaciones tcnicas definidas por el IngenieroEstructural, y con las exigencias y tolerancias definidas en las Normas ASTM NTP, el certificado de calidad de las propiedades y caractersticas de cadadimetro suministrado del acero de refuerzo, debe contener como mnimo losiguiente:.- Nombre y direccin de la obra..- Fecha de recepcin de las muestras y de realizacin de losensayos..- Norma bajo la cual se fabric el material y bajo la cual se efectanlos ensayos..- Peso por unidad de longitud de la barra, alambre, malla, o torn derefuerzo y su conformidad con las variaciones permitidas y sudimetro nominal..- Caractersticas del corrugado, si lo hay..- Resultados el ensayo de traccin, incluyendo resistencia a lafluencia y resistencia ltima, y porcentaje de alargamientoobtenido del ensayo..- Conformidad con la Norma de Fabricacin..- Nombre y firma del responsable del ensayo y el Director delLaboratorio.La importancia del ataque debido a procesos corrosivos justifica untratamiento especial de las causas y consecuencias del mismo, as como de suforma de control, lo que se ver en detalle en el Captulo correspondiente. Elvalor mnimo de recubrimiento con concreto para la proteccin de las armadurasdebe ser de por lo menos 35 mm. Para ello deben respetarse las Normas quehacen referencia a los requisitos de recubrimiento del refuerzo convencional yde tendones de refuerzo no adheridos. Una recomendacin final muy importantees que cuando se requiere proteccin del acero de refuerzo contra el fuego, los 6. recubrimientos deben incrementarse.2.- VIDA PREVISTA Y VIDA UTIL2.1.- VIDA PREVISTASe entiende por vida prevista de una estructura de concreto al perodopara el cual es diseada y construda a fin de que satisfaga el conjunto derequisitos arquitectnicos, funcionales, estructurales, de durabilidad, decomportamiento y de seguridad, sin que se generen costos inesperados pormantenimiento o por reparacin. Para estructuras convencionales la vidaprevista puede ser de 50 aos. Para obras de infraestructura, de 100 aos ms.Recurdese que el Panten de Adriano es una estructura romana en forma debveda que tiene 2000 aos de antiguedad y est en perfectas condiciones yque el Acueducto de Segovia tiene ms de 1500 aos.Debe estudiarse, si est tcnica y econmicamente justificado el costoque garantiza la permanencia en el tiempo de las condiciones originales,analizando, en un estudio comparativo, si es ms apropiado reparar, demoler oreconstruir la estructura. Existe un fuerte vaco en los conocimientos sobre losdiversos aspectos de la durabilidad y patologa del concreto por parte de losingenieros proyectistas, los arquitectos y, especialmente, los contratistas, locual contribuye a acortar la vida de las obras. Neville ha descrito esta falta deconocimientos en el rea de la Durabilidad del Concreto, y la atribuye a la pobreatencin de las Facultades de Ingeniera Civil en la enseanza de variados yvitales aspectos de la Tecnologa del Concreto, si se la compara con el tiempodedicado a la enseanza del diseo estructural.2.2.- VIDA UTILSe define como vida til del proyecto al perodo previsto para que unmecanismo de dao, o un agente agresor, d inicio al deterioro del concreto,habindose vencido la barrera de proteccin, pero sin que an se haya iniciadoel debilitamiento de la estructura. Se define como vida til de servicio alperodo desde la ejecucin de la estructura hasta que se complete un nivelaceptable de deterioro. Este tiempo es muy variable en funcin del nivel deaceptacin del proyecto. Se define como vida til total o lmite de fractura al 7. perodo que va desde que se inicia la ejecucin de la estructura hasta que sepresenta un colapso total o parcial como consecuencia de los mecanismos dedao. La vida til residual corresponde al perodo, contado a partir de la fechade la supervisin, en que la estructura todava es capaz de desempear susfunciones. El plazo final puede ser el lmite del proyecto, de las condiciones deservicio, o de fractura, dndose origen a tres vidas tiles residuales.3.- OBTENCION DE LA DURABILIDAD3.1.- ASPECTOS GENERALESUna estructura durable puede conseguirse si se considera todos losposibles factores de degradacin y se acta consecuentemente en cada una delas fases de proyecto, ejecucin y uso de la estructura. El incremento de ladurabilidad debe tener en consideracin que en una estructura puede haberdiferentes elementos portantes sometidos a distintos tipos de ambientes, odiversas formas de ataques.En todos los casos el Ingeniero Proyectista debe recordar que ladurabilidad no incumbe slo a los elementos estructurales, dado que, muchasveces, son los elementos no estructurales los que conllevan problemasimportantes. Estos problemas pueden consistir en el deterioro del propioelemento (por ejemplo la degradacin de las aceras de los puentes), o puedenser la consecuencia de un comportamiento inadecuado del mismo (por ejemplo,mal funcionamiento del drenaje).3.2.- LA DURABILIDAD EN LA FASE DEL PROYECTOEl proyecto de una estructura de concreto debe incluir las medidasnecesarias para que la estructura alcance su vida til estimada, de acuerdo conlas condiciones de agresividad ambiental y con el tipo de estructura. Para ellose debe incluir una estratega de durabilidad, incluyendo la agresividad a la queestar sometida la estructura, la cual se identificar por el tipo de ambiente.En la memoria se incluir la justificacin de las clases de exposicinconsideradas para la estructura. As mismo, en los planos se reflejar el tipo deambiente para el que se ha proyectado cada elemento. El proyecto deber definir 8. formas y detalles estructurales que faciliten la evacuacin del agua y seaneficaces frente a los posibles mecanismos de degradacin del concreto.Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes,etc. pueden tener una vida ms corta que la de la propia estructura por lo que,en su caso, se estudiar la adopcin de medidas de proyecto que faciliten elmantenimiento y sustitucin de dichos elementos durante la fase de uso.En la proteccin frente a los ataques qumicos agresivos, las medidaspreventivas suelen ser las ms eficaces y menos costosas. Por ello, ladurabilidad es una cualidad que debe tenerse en cuenta durante la realizacindel proyecto, estudiando la naturaleza e intensidad potencial previsible delmedio agresivo y seleccionando las formas estructurales, los materiales, lasdosificaciones y los procedimientos de puesta en obra ms adecuados en cadacaso.La identificacin del medio ambiente deber tener en cuenta la existenciade un conjunto de factores que son capaces de modificar el grado deagresividad que, a priori, podra considerarse como caracterstico de la zonageogrfica en la que se encuentra la estructura. As, localizacionesrelativamente prximas pueden presentar distintas clases de exposicin enfuncin de la altitud topogrfica, la orientacin general de la estructura, lanaturaleza de la superficie, la existencia de zonas urbanas, la proximidad acursos de agua, etc.3.3.- LA DURABILIDAD EN LA FASE DE EJECUCIONLa buena calidad de la ejecucin de la obra y, especialmente, del procesode curado, tienen una influencia decisiva para conseguir una estructura durable.Por ello, las especificaciones relativas a la durabilidad debern cumplirse en sutotalidad durante la fase de ejecucin. No debera permitirse compensar losefectos derivados del incumplimiento de algunas de ellas. La estrategia dedurabilidad deber incluir, al menos, los siguientes aspectos:.- Seleccin de formas estructurales adecuadas.- Consecucin de una calidad adecuada del concreto y, en especialde su capa exterior. 9. .- Adopcin de un espesor de recubrimiento adecuado para laproteccin de las armaduras..- Control del valor mximo de abertura de fisuras..- Disposicin de protecciones superficiales en el caso deambientes muy agresivos..- Adopcin de medidas contra la corrosin de las armaduras.- Disminucin al mximo de la permeabilidad.En el proyecto debern definirse esquemas estructurales, formasgeomtricas y detalles, que sean compatibles con la consecucin de unaadecuada durabilidad de la estructura, en funcin del entorno en que ella ha deestar ubicada. Se procurar evitar el empleo de diseos estructurales que seanespecialmente sensibles frente a la accin del agua; y se tender a reducir almnimo el contacto directo entre la superficie del concreto y el agua.Se disearn los detalles del proyecto necesarios para facilitar la rpidaevacuacin del agua, previendo los sistemas adecuados para su conduccin ydrenaje. En especial, se procurar evitar el paso del agua sobre las zonas dejuntas y sellados. Igualmente, en la medida de lo posible, se evitar la existenciade superficies sometidas a salpicaduras o encharcamiento de agua; y seprocurar limitar a un mnimo los poros capilares. Cuando la estructura presentesecciones con aligeramientos u oquedades internas, se procurar disponer lossistemas necesarios para su ventilacin y drenaje. Se deber prever, en lamedida de lo posible, el acceso a todos los elementos de la estructura,estudiando la conveniencia de disponer sistemas especficos que faciliten lainspeccin y el mantenimiento durante la fase de servicio.Un principio bsico para el logro de una estructura durable consiste enobtener, en la medida de lo posible, el mximo de aislamiento respecto al agua.La mayora de los ataques que sufre el concreto estn relacionados con sta.As, en algunos casos, provienen de sustancias disueltas que penetran a travsdel concreto, caso de los ataques qumicos. En otras ocasiones, es la propiaagua la que provoca el deterioro (mecanismos de hielo-deshielo). Finalmente,hay veces que si bien el agua no es la causa nica o suficiente, si es un elementonecesario para que se desarrollen los procesos de degradacin (corrosin).3.4.- FACTORES QUE AFECTAN EL PROCESO DE DETERIORO 10. El deterioro del concreto se puede ver adicionalmente afectado por elefecto de tres factores: la humedad, la temperatura, y la presin. El factorprincipal es la humedad en el concreto y no en la atmsfera circundante, aunquesta ltima contribuye con los fenmenos de deterioro en la medida que sepresentan ciclos de humedecimiento y secado en el concreto. El efecto de latemperatura es muy importante por cuanto ella incide en la velocidad con la cualpueden ocurrir los fenmenos de deterioro en el concreto. Las reaccionesqumicas se aceleran con el aumento de la temperatura, considerndose que unaumento de la temperatura de 10C dobla la velocidad de la reaccin. Los climastropicales se consideran ms agresivos que otros.La presin atmosfrica y el rgimen de vientos tienen incidencia sobre ladurabilidad al contribuir al deterioro debido a la erosin de partculasarrastradas por el viento; que pueden promover los ciclos de humedecimientoy secado; o afectar los ciclos de enfriamiento y calentamiento de la superficiede la tierra. La accin de la presin del medio (lquido, slido, o gaseoso) enestructuras sumergidas en el suelo o agua puede ser muy importante por cuantose promueve la penetracin de elementos que pueden percolar el concreto.3.5.- COSTO DE LA DURABILIDADEl ingeniero debe tener presente el concepto de durabilidad en todas lasetapas del proyecto, eleccin de los materiales, proceso de puesta en obra,acabados y mantenimiento de una estructura de concreto. En el anlisis de unaobra no se puede ni se debe dejar de analizar el llamado costo de la durabilidad,el cual se puede asociar con un ahorro a largo plazo. La situacin ideal, seralograr un material que, con el menor costo posible, nos permita satisfacer lascondiciones de servicio, durante toda la vida til de la estructura.Esta concepcin terica no siempre se cumple en la vida real. Basta verlas estructuras daadas debido a la no aplicacin del concepto de durabilidad.Lo fundamental para evitar estos problemas es tener una idea clara, de qu ypara qu se est construyendo la obra que se nos ha encomendado. Esteconcepto es fundamental para predecir el funcionamiento de la estructura,durante toda su vida til de servicio. Diferentes controles surgen de acuerdo ala ubicacin de la estructura proyectada, as como tambin del tipo de 11. materiales que se empleen para la elaboracin del concreto.Con referencia a la durabilidad del concreto respecto a la ubicacin de laestructura, se debe tener en cuenta los posibles ataques en distintasatmsferas, ataques qumicos externos al concreto, problemas de fisuracin yacciones fsicas. Con respecto a los materiales empleados, hay que tener encuenta las posibles reacciones deletreas internas, la estructura de los poros ylos mecanismos de transporte de fludos dentro de la masa de concreto. Cadasituacin expuesta tiene su solucin, la cual debe ser analizada desde laconcepcin de la estructura, ya que la aparicin de los problemas genera costos(sea por falla estructural, prdida de la capacidad de servicio, afeamientoexterno, etc) mucho ms altos para su reparacin, los cuales hubieran sidominimizados si se hubiesen analizado en el momento adecuado.Es por ello necesario, y ello sera una primera y muy importanterecomendacin, el que las Normas Peruanas de Diseo Estructural, al lado dela resistencia, propiedad que no se discute, den igual importancia a ladurabilidad, introducindola como elemento primario de evaluacin para elclculo de Estructuras de Concreto Armado.3.6.- RECOMENDACIONES SOBRE EL CONCRETOUna estrategia enfocada a la durabilidad de una estructura debe tratar deconseguir una calidad adecuada del concreto, en especial de las zonas mssuperficiales donde se pueden producir los procesos de deterioro. Por unconcreto de calidad adecuada se entiende aquel que cumple las siguientescondiciones:.- Seleccin de materias primas acorde con las Normas..- Dosificacin adecuada..- Puesta en obra correcta.- Curado adecuado del concreto..- Resistencia acorde con el comportamiento estructural esperado ycongruente con los requisitos de durabilidad..- Comportamiento acorde con los servicios que se esperan de laestructura. 12. Debe buscarse tiempos de transporte cortos; colocacin por medio desistemas giles; vibracin apropiada. Debe recordarse que el grado decompactacin tiene un papel importante en el peso unitario y en la calidad delconcreto colocado y que un alto grado de compactacin genera una bajarelacin de vacos y, por tanto, una baja permeabilidad con alto grado deuniformidad y resistencia, siendo todo ello especialmente importante en la capade recubrimiento.El curado a travs de su influencia en la porosidad, la permeabilidad y lahermeticidad del concreto, tiene un papel muy importante en la durabilidad. Elconcreto debe madurar bajo condiciones apropiadas de humedad y temperaturapara desarrollar todas sus caractersticas y propiedades. Un curado adecuadoasegura que el concreto ser resistente, tenga baja permeabilidad, se encuentrelibre de fisuras y, por lo tanto, sea durable.Durante la etapa inicial del proceso de puesta en obra debe tenersecuidado de los siguientes aspectos:.- Asegurarse que los procesos de fraguado y endurecimiento seanlos ms adecuados para las condiciones ambientales de obra, latecnologa disponible, y el tiempo transcurrido. Es decir, que elvaciado del concreto deber efectuarse de tal manera que sealcanzen unos niveles de resistencia determinados en tiempostambin determinados, de manera que se evite la formacin defuturas fisuras..- Asegurarse que el concreto no se vea afectado por la probabilidadde ocurrencias de heladas tempranas, lo cual es propio de climasfrios o muy fros. El concreto sufre daos permanentes en el casoque se presenten heladas durante las primeras 24 horas. Elmtodo de curado elegido debe garantizar que el concreto no sehelar hasta que obtenga un determinado grado deendurecimiento.Las gradientes trmicas que normalmente se presentan en laseccin transversal de un elemento durante su fraguado y/oendurecimiento pueden dar lugar a movimientos diferenciales 13. debidos a la expansin trmica del concreto; y, en circunstanciasdesfavorables, ello puede ocasionar tracciones que causen fisurasen el concreto. Por ello, el mtodo que se elija debe asegurar quelas variaciones trmicas estn controladas hasta tal punto que lacalidad del concreto no se vea afectada por la presencia de fisuras.4.- AGRESIVIDAD DEL MEDIO AMBIENTEEl medio ambiente que rodea una estructura de concreto tiene unaincidencia directa sobre los procesos de deterioro de la misma, debiendotenerse en cuenta el macroclima, el clima local y el microclima. La presencia deaire poluto y lluvias cidas puede tener fuerte impacto sobre la durabilidad. Elclima local, que rodea a la estructura hasta pocos metros de distancia; y elmicroclima prximo a la superficie de la estructura ejercen una influenciadecisiva en la durabilidad de sta. La clasificacin de la agresividad del medioambiente debe tener en cuenta el macroclima, el clima, el microclima, y ladurabilidad del concreto y el aceroSe define como ambiente ligero o dbil a aquellos ambientes interioressecos y ambientes exteriores con humedad relativa menor al 60%. Se definecomo ambiente moderado al interior de edificaciones los ambientes hmedos ycambiantes con humedad relativa entre 60% y 98%. Ello incluye riesgo temporalde vapores de agua; condensaciones de agua; exposicin a ciclos dehumedecimiento y secado; contacto con agua dulce en movimiento; ambientesrurales lluviosos; ambientes urbanos sin alta concentracin de gasesagresivos; estructuras en contacto con suelos ordinarios.Se define como ambiente severo a aquellos ambientes hmedos conhielo de agua dulce y agentes de deshielo; ambientes marinos o con macroclimaindustrial y humedad relativa entre el 60% y el 98%: ambientes urbanos con altacondensacin de gases agresivos; y estructuras en contacto con suelosagresivos. Se define como ambientes muy severos a las zonas de salpicaduraso sumergidas en el agua del mar con una cara expuesta al aire; elementos enaire saturado de sal; ambientes con agua de mar y hielo; exposicin directa alquidos con pequeas cantidades de cidos, ambientes salinos o aguasfuertemente oxigenadas; gases agresivos o suelos particularmente agresivos;y ambientes industriales muy agresivos. 14. 5.- ACCIONES Y RECOMENDACIONESPara aplicar al deterioro por fallas en la durabilidad un tratamientoadecuado, es conveniente seguir las indicaciones del ACI 364.1R que acontinuacin se indican:a) Mantener la estructura en su condicin presente y contrarrestarposteriores deterioros.b) Restablecer los materiales, la forma o la apariencia que tena laestructura en una poca determinada.c) Reemplazar o corregir materiales, componentes o elementos de laestructura, los cuales se encuentran deteriorados, daados odefectuosos.d) Reparar o modificar la estructura hasta llevarla a una condicindeseada.e) Incrementar la capacidad de la estructura o de una parte de ella pararesistir cargas.6.- MUESTREO Y ACEPTACION DEL CONCRETOCon la finalidad de evitar futuras fallas en el elemento estructural elconcreto como material debe de cumplir con todos los requisitos indicados porel Proyectista. La toma de muestras de concreto para comprobar si la calidaddel mismo corresponde a las necesidades de las especificaciones es aspectofundamental en el control de la durabilidad del concreto.Las muestras de concreto deben tomarse cumpliendo con lo indicado enlas respectivas Normas ASTM o NTP y estar compuestas de porciones dedistintas partes del volumen que conforma la porcin central de la descarga delconcreto muestreado, y nunca de la porcin inicial o final de la descarga. Lamuestra debe tomarse de una sola tanda, protegerse del sol y el viento, y suvolumen debe ser suficiente para efectuar todos los ensayos solicitadosincluyendo:.- Determinacin de la temperatura del concreto fresco, elasentamiento y el contenido de aire. 15. .- Elaboracin de seis probetas estndar de 15 x 30 cms. Dos paraensayo a los 7 das, dos para ensayo a los 28 das y dos comotestigos. Todas debidamente marcadas y curadas..- Para la resistencia en flexin se elaborarn seis viguetas estndarde 15x15x50 cms. Dos para los 7 das, dos para los 28 das, y doscomo testigos. Todas debidamente marcadas y curadas.Las muestras para ensayos de resistencia se tomarn no menos de unavez por da, ni menos de una vez por cada 40 m3 de concreto, o una vez cada200 m2 de rea de placas o muros. Adicionalmente, si el volumen total deconcreto es tal que la frecuencia de los ensayos da lugar a menos de 5 ensayosde resistencia para una misma clase de concreto, las muestras debern tomarsede por lo menos 5 mezclas seleccionadas al azar, o en cada mezcla si se usanmenos de 5.Se entiende por ensayo el valor individual de resistencia a lacompresin de dos probetas de la misma edad, elaboradas de la misma mezcla.El Constructor y la Supervisin debern llevar un registro riguroso y adecuadode cada muestra de concreto, que incluya la siguiente informacin:.- Fecha y hora de la toma de muestras..- Identificacin de las probetas o viguetas elaboradas..- Tipo de concreto..- Ubicacin de los elementos vaciados con el concreto de lamuestra..- Temperatura del concreto fresco..- Consistencia..- Resultado de los ensayos de resistencia a la compresin de todaslas probetas y viguetas ensayadas.Las recomendaciones del Comit ACI 318 y de la Norma Peruana E.060se tomarn como criterios de aceptacin o rechazo del concreto fresco y/oendurecido. Se considerar que el concreto satisface los requerimientos deresistencia y durabilidad del proyecto, cuando se cumpla simultneamente conlos requisitos establecidos en ellas. 16. CAPITULO 2ESTRUCTURA Y MICROESTRUCTURA DEL CONCRETO 17. 1.- MATERIALESEl concreto est compuesto de cemento calcareo, agua y agregadoscomo elementos principales. Como elementos secundarios pueden estarpresentes aire, adiciones, aditivos y fibras. Las propiedades y caractersticas;as como las especificaciones requeridas de los materiales empleados en laproduccin de concreto, deben ceirse a la normatividad NTP vigente en el pas,en caso de no existir sta se ceirn a la Norma ASTM. Las Normas se debencumplir teniendo en mente no slo un valor especificado de resistencia(compresin, flexin, o corte) sino tambin, como aspecto fundamental, ladurabilidad.1.1.- CEMENTOEl cemento portland es producto de la calcinacin de rocas calizas yarcillosas; y ocupa entre el 7% y 15% del volumen de la mezcla. El agua ocupaentre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla e hidrata al cemento portland,por complejas reacciones qumicas, dando como producto final Tobermoritaque es el producto responsable de la resistencia del concreto. La mezcla decemento portland y agua se conoce como pasta y sirve como lubricante de lamezcla fresca. La pasta endurecida provee de propiedades al concreto.En el Per se utiliza el cemento portland normal cuya composicincorresponde a los Tipo 1, 11 y V de la Norma ASTM C 150. Adicionalmente seutilizan cementos compuestos por adicin de un material puzolnico (puzolanao escoria finamente molida; cenizas o microslices) que corrsponden a la NormaASTM C 595. Todos los cementos peruanos permitien obtener concretos conbuenas caractersticas de durabilidad.1.2.- AGUAPuede emplearse como agua de mezclado y/o curado del concreto,aquella que no tenga un pronunciado olor o sabor,que ste limpia y libre de aceites, ctricos, sales, cidos, azcares, materiaorgnica y/o cualquier otra sustancial perjudicial a la estructura terminada. Depreferencia se utilizar agua potable. Los cubos de pruebas de morterospreparados con agua no potable y ensayados de acuerdo a la norma ASTM C 18. 109, debern tener a los 7 y 28 das resistencias en compresin no menores del90% de la de muestras similares preparadas con agua potable que cumple conlos requisitos de la Oficina Panamericana de la Salud.Las sales u otras sustancias nocivas presentes en los agregados y/oaditivos deben sumarse a las que puede aportar el agua de mezclado paraevaluar el contenido total de sustancias inconvenientes. La suma de loscontenidos de ion cloruro presentes en el agua y los dems componentes de lamezcla, no debern exceder de los valores indicados en los captuloscorrespondientes de las Normas. Por razones de durabilidad no se emplearagua de mar en ningn caso.1.3.- AGREGADOSLos agregados ocupan entre el 59% y el 76% del volumen de la mezcla.Son granulares; naturales o artificiales. Por conveniencia se les separa enagregado fino y grueso. Provienen de rocas pero tambin se emplean losartificiales. Los agregados se consideran un llenante de la mezcla que controlalos cambios volumtricos de la pasta e influye sobre muchas de las propiedadesdel concreto. Los agregados debern cumplir con los requisitos de la NormaNTP 400.037, que se complementarn con los de las especificaciones de obra.Los agregados fino y grueso debern ser manejados como materialesindependientes, debiendo ser cada uno de ellos procesado, transportado,manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la prdida de finos seamnima, que mantengan su uniformidad, que no se produzca contaminacin porsustancias extraas, y que no se presente rotura o segregacin importante enellos.1.3.1.- AGREGADO FINOComo agregado fino se considera aquel comprendido entre el Tamiz N 4y el Tamiz N 200 y que proviene de arenas naturales o de la trituracin de rocas,gravas u otras fuentes aprobadas. El agregado fino no deber presentarreactividad potencial (lcali-slice y/o lcali-carbonato), con los hidrxidosalcalinos de la pasta. La granulometra debe ser cerrada y encontrarse dentrode los lmites indicados en la NTP 400.037. la ASTM C 33. El agregado fino 19. podr consistir de arena natural. Sus partculas sern limpias, de perfilpreferentemente angular o semiangular, duras, compactas y resistentes; yestar libre de partculas escamosas, materia orgnica u otras sustanciasdainas.En ningn caso el agregado fino deber tener ms del 45% de materialretenido entre dos tamices consecutivos. No se permitirn variaciones mayoresde 0.2 en el mdulo de finura, con respecto al valor correspondiente a la curvaadoptada para la seleccin de los ingredientes de la mezcla. El agregado finodebe encontrarse libre de arcilla y de partculas deleznables; de material quepasa el Tamiz de 74 micras; de partculas livianas como mica, carbn o lignito;de sulfatos y materia orgnica. Se recomienda como valores mximos:Terrones de arcilla y partculas deleznables ...... 1,0%Material que pasa el tamiz de 74 micras ........... 3,0%Partculas livianas ............................... .0,5%Sulfatos como SO4 ............................................... 1,2%El agregado fino debe estar libre de cantidades perjudiciales de materiaorgnica. Si su color, en el ensayo colorimtrico, es mayor que el Ambar N 3,se debe rechazar. Si la coloracin es causada por agentes distintos a la materiaorgnica se puede acudir al ensayo de relacin de resistencias. Si la resistenciarelativa a los 7 das no resulta menor del 95% el agregado puede usarse.El agregado fino, en el ensayo de estabilidad de volumen, no deber teneruna prdida de peso promedio mayor del 10% cuando se ensaya con sulfato desodio o del 15% cuando se ensaya con sulfato de magnesio. Podr ser aceptadosi se comprueba que al ser expuesto a condiciones de intemperismo parecidasda pruebas de comportamiento satisfactorio.1.3.2.- AGREGADO GRUESOComo agregado grueso se considera al material granular comprendidoentre el Tamiz de 2" y el Tamiz N 4, y proviene de la trituracin de gravasnaturales o de rocas u otras fuentes aprobadas. Deber cumplir con losrequisitos indicados en la Norma NTP 400.037 o, alternativamente, en la NormaASTM C 33. Sus partculas sern limpias, de perfil preferentemente angular osemiangular, duras, compactas y resistentes, y de textura preferentemente 20. rugosa, debiendo estar libre de partculas escamosas, materia orgnica u otrassustancias dainas.La granulometra y el tamao mximo elegidos para el agregado gruesodebern permitir obtener la mxima densidad del concreto con una adecuadatrabajabilidad y un asentamiento dentro de los valores estipulados, en funcinde las condiciones de colocacin de la mezcla.El tamao nominal del agregado grueso no deber ser mayor de:a) Un quinto de la menor dimensin entre caras de encofrados; b) Un tercio del peralte de las losas; c) Tres cuartos del espacio libre mnimo entre barras individuales derefuerzo, paquetes de barras, tendones o ductos de presfuerzo.Estas limitaciones pueden ser obviadas si, a criterio de la Supervisin, latrabajabilidad y los procedimientos de compactacin permiten colocar elconcreto sin formacin de vacos o cangrejeras.El agregado grueso no puede presentar reactividad potencial (lcali-slicey/o lcali-carbonato) con los hidrxidos alcalinos de la pasta. Lagranulometra debe estar dentro de los lmites que sealan las Normas ASTM NTP. Los agregados pueden mezclarse para obtener una granulometracontinua. El porcentaje mximo de material que pasa la Malla N 200 paraconcreto a desgaste por abrasin debe ser de 3% para arena natural.Los ndices de aplanamiento y alargamiento del agregado gruesoprocesado, no debern ser mayores del 15%. El desgaste del agregado grueso,medido de acuerdo al ensayo ASTM en la mquina de Los Angeles, no podr sermayor del 40%. El contenido de sustancias perjudiciales en el agregado grueso,no deber ser mayor que las siguientes especificaciones:Terrones de arcilla y partculas deleznables .....0,25%Partculas blandas ............................... 5,00%Material que pasa el Tamiz de 74 micras .......... 1,00%Cantidad de partculas livianas .................. 0,50%Contenido de sulfatos, como SO4 .................. 1,20% 21. El agregado grueso sometido al ensayo de estabilidad de volumen, deacuerdo a ASTM, deber tener una prdida de peso promedio no mayor del 12%cuando se ensaya con sulfato de sodio o del 18% cuando se ensaya con sulfatode magnesio.El lavado de las partculas de agregado grueso se deber hacer con aguapotable o agua libre de materia orgnica, sales o slidos en suspensin. No seemplear agua de mar.1.4.- ADITIVOSLos aditivos son productos qumicos que se incorporan a la mezcla paramodificar una o algunas propiedades del concreto. Deben cumplir con lasespecificaciones dadas por las Normas ASTM, las Recomendaciones ACI laNorma NTP 339.086. El empleo de aditivos deber ser sometido a la aprobacinprevia de la Supervisin y no autoriza a reducir el contenido de cemento de lamezcla.El fabricante y/o vendedor debe proveer la informacin que permitaestablecer su "compatibilidad" con el cemento y materiales empleados, y sueficiencia dentro de la mezcla de concreto.Puede ser recomendable el empleo de aditivos inhibidores de lacorrosin o pelculas protectoras de la superficie del concreto. El concretocontiene aire atrapado, entre 1% y 3% del volumen de la mezcla, y puedecontener aire intencionalmente incorporado, entre 1% y 7% del volumen de lamezcla. Este ltimo tipo de aire se logra empleando aditivosEl Constructor proporcionar a la Supervisin la dosificacinrecomendable del aditivo e indicar los efectos perjudiciales debidos avariaciones de la misma. Los aditivos empleados en obra deben ser de la mismacomposicin, tipo y marca que los utilizados para la seleccin de lasproporciones de la mezcla de concreto.1.5.- ADICIONES 22. Las adiciones mimerales se incorporan a la mezcla para modificar suspropiedades, especialmente trabajabilidad, resistencia y durabilidad.Comprenden las puzolanas, escorias de alto horno, cenizas y microslices.Todas ellas han demostrado, tanto en los ensayos del laboratorio como en laexperiencia de obra, grandes ventajas derivadas de su empleo.1.6.- FIBRASLas fibras se incorporan al concreto preferentemente para mejorar suresistencia en tensin y corte. Pueden ser metlicas, de vidrio, o de cloruro depolivinyl. Con stas ltimas se han obtenido excelentes resultados.Puedeconsiderarse pertinente intensificar el microrefuerzo en el concreto (medianteel uso de fibras) dado que contribuye a mejorar la durabilidad siempre que secumplan las Normas ASTM C 1116. Se requiere aprobacin del IngenieroProyectista.2.- DOSIFICACIONLa proporcin relativa de los distintos ingredientes debe estaradecuadamente dosificada, de tal manera que la suma de sus volmenesabsolutos sea 1 y el concreto antes de ser colocado en los encofrados seatrabajable y ya colocado tenga las propiedades deseadas, includas resistenciay durabilidad. El procedimiento a seguir para la seleccin de las proporcionesqueda a criterio del contratista o del vendedor de concreto premezclado,estando dada por la Supervisin la garanta del cumplimiento de lasespecificaciones.Para la seleccin de las proporciones o diseo de la mezcla no debeutilizarse recetas unicas existiendo dosificaciones por peso, bajas relacionesagua/cementante, granulometras continuas, y baja relacin de vacos. Elproporcionamiento a ser empleado depender de las propiedades ycaractersticas de los materiales; propiedades particulares del concretoespecificado, especialmente trabajabilidad, resistencia y durabilidad; y de lascondiciones bajo las cuales el concreto ser producido, colocado y curado.El asentamiento seleccionado deber tener en consideracin el tamaode la seccin que va a ser vaciada, la cantidad y espaciamiento del acero de 23. refuerzo, los sistemas de colocacin, y los mecanismos de compactacin. Debeseleccionarse el menor asentamiento que permita una adecuada colocacin conel procedimiento de compactacin disponible.Para controlar la presencia de cambios volumtricos significativos, elconcreto deber trabajarse en estado plstico, con el mayor contenido posiblede ingredientes slidos; mnimo asentamiento posible (mnimo contenido deagua y baja relacin agua/cementante); mayor tamao mximo nominal delagregado grueso compatible con las dimensiones de la estructura.El aire incorporado debe ser empleado slo cuando ello sea necesario,por cuanto l puede disminuir el contenido de agua de mezclado, reducir laexudacin, disminuir la capilaridad por obturacin de capilares, y mejorar elcomportamiento del concreto ante los ciclos de humedecimiento y secado y decongelacin y deshielo, pero tambin puede reducir la resistencia del concretoen 5% por cada 1% de aire incorporado.La temperatura del concreto al momento de su colocacin debe estar pordebajo de los 35C. El concreto que se mantenga en agitacin se debe colocary compactar dentro de los 45 minutos posteriores a su produccin, a fin deevitar el retemplado.Es recomendable la determinacin de los tiempos de fraguado inicial yfinal para determinar la necesidad de utilizar aditivos retardantes o acelerantesque controlen la velocidad con que se d este fenmeno. Ello servir pararegular los tiempos de mezclado y de transporte al sitio de la obra, de maneraque no se vaya a ver afectada ni la manejabilidad ni la resistencia del concreto.Es conveniente que durante la fase de diseo de mezclas, o seleccin delas proporciones, se obtengan las curvas de desarrollo de la resistencia de cadatipo de concreto a las siguientes edades: 1, 3, 7, 14, 28, 56, y 90 das.Dependiendo de las condiciones de exposicin del concreto a agentesagresivos, se deben tomar las precauciones del caso segn el agente ymecanismo de dao.3.- COMPACIDAD DEL CONCRETO 24. Es la capacidad de acomodamiento que tienen las partculas de losingredientes slidos que lo componen y se define como la cantidad demateriales slidos (en volumen absoluto) por unidad de volumen del concreto.La compacidad depende de la calidad y cantidad de los ingredientes delconcreto. Puede verse afectada por la segregacin, en el estado plstico. Lacorrecta distribucin de sus componentes, a travs de la masa, es importantepara mantenerlo tan slido como sea posible. Para que el concreto seacompacto, denso, slido, homogeneo, y por tanto resistente y durable, serequiere:a) El uso de un cementante de buena calidad y la aplicacin de bajasrelaciones agua/cementante.b) El uso de agregados densos, poco porosos y bien graduados.c) El ms bajo contenido de agua de mezclado.d) Adecuado manejo y correcta colocacin y compactacin en losencofrados.e) Un cuidadoso procedimiento de retiro de los encofrados.f) Proteccin y curado adecuados, con buenas prcticas depuesta en servicio.An con una alta compacidad y buena homogeneidad, el concretopresenta en su interior una estructura relativamente porosa; y, eventualmentemicrofisuras o fisuras. Para entender la estructura porosa del concreto, esnecesario conocer adecuadamente los conceptos que se indican en el acpiterelativo a porosidad.4.- POROSIDADSe define como porosidad a la cantidad de espacios vacos que quedaninmersos en la masa del concreto como consecuencia de la evaporacin delagua libre de la mezcla y de la presencia del aire naturalmente atrapado. Los 25. poros del concreto, dependiendo de su tamao, se subdividen en:4.1.- POROS DE AIRE ATRAPADOCorresponden a las burbujas de aire que quedan naturalmente atrapadasy/o intencionalmente includas (mediante un aditivo) en la masa de concreto. Seles conoce como poros de compactacin y poros de aire incorporado. Sudimetro es mayor de 0,2 mm (200 micras) y no suelen estar interconectados.Se subdividen en poros capilares o macroporos; y poros gel o microporos.Los poros capilares o macroporos se encuentran por fuera del gelcemento. Su forma es variable y su tamao oscila entre 0,00002 mm (0,02micras) y 0,2 mm (200 micras) de dimetro. Cuando estn interconectados yabiertos al exterior, son suceptibles de ser saturados y por ellos ocurre lapermeabilidad del concreto a los fluidos. En general, cuando aumenta lacantidad de poros capilares, se reduce significativamente la resistencia delconcreto a los ataques fsicos, qumicos o biolgicos.Los poros gel o microporos son los poros que presenta la pasta decemento hidratada y endurecida (poros intersticiales del gel de cemento) y sudimetro es menor de 0.00002mm (0.02 micras). No intercambian agua con elmedio ambiente, a menos que la humedad que presenten se encuentre pordebajo del 20%.4.2.- IMPORTANCIALos ms importantes para la durabilidad del concreto son los poroscapilares y los macroporos. Considerando la estructura porosa que se hadescrito, se pueden definir, por ser vitales para la durabilidad, la absorcin y laporosidad fundamental o abierta.La porosidad fundamental o abierta puede ser definida como la relacinentre el volumen de poros accesible al agua y el volumen aparente de la probeta;esta relacionada con los poros u oquedades interconectados a travs de loscuales es posible que ocurra el transporte de fludos y/o el intercambio de 26. sustancias disueltas. Su valor est dado por la ecuacin siguiente:PA = 100(Psss-Ps)/(Psss-Pm)4.3.- INTERACCION POROS- MEDIO AMBIENTEPara que se desarrollen procesos de deterioro de caracter fsico, qumicoo biolgico, tanto en el concreto como en la armadura de acero, debe darse unainteraccin entre los materiales de la estructura y el medio ambientecircundante. En ello intervienen; la PERMEABILIDAD del concreto a los fludos(gases o lquidos), a travs de los macroporos, los poros capilares y las fisuras;y el MICROCLIMA (condiciones de humedad, de temperatura, de presin y lapresencia de agentes agresivos), que rodea la superficie del concreto.El alcance de la penetracin, as como la velocidad y el efecto deltransporte de agentes agresivos dentro del concreto, depende principalmentede:(a) la estructura de los poros y fisuras dentro del concreto;(b) la presencia de humedad; y,(c) los mecanismos de transporte.Del mismo modo, la velocidad y la magnitud de las reacciones que sepuedan presentar entre los agentes agresivos y el concreto, depende a su vezde: el tipo y la concentracin de las sustancias agresivas, la composicinqumica del cemento y las propiedades qumicas y mineralgicas de losagregados; de la temperatura y presin; de la humedad relativa efectiva; y, de lanaturaleza y distribucin de los poros y fisuras.Para estudiar los mecanismos de transporte a travs del concreto ycomprender la interaccin entre los poros del concreto y el agua, es necesariodefinir tres trminos (adsorcin; condensacin capilar; y difusin)Para entender en concepto de adsorcin es necesario recordar que lasuperficie libre de cualquier slido generalmente tiene un exceso de energadebido a la falta de enlaces con las molculas cercanas. En los poros de la pastade cemento, esta energa superficial tiende a compensarse adsorviendo 27. molculas de vapor de agua sobre dichas superficies y el espesor de la capa deagua que se forma depende del grado de humedad en el interior de los poros.As, el trmino adsorcin se refiere a la adherencia de molculas a unasuperficie, y no es lo mismo que la absorcin, que se refiere a la incorporacinde molculas en el interior de otra sustancia o masa (como por ejemplo, cuandouna esponja absorve agua).Se entiende por condensacin capilar a la relacin que existe entre elrea superficial y el volumen de los poros que se incrementa en la medida enque los poros son ms pequeos, por lo que el agua adsorvida tambin seincrementar en relacin con la cantidad de poros, hasta un cierto ydeterminado dimetro de los poros para el cual estos se encontrarn totalmentellenos de agua.La difusin est definida como la dispersin de una sustancia dentro deun espacio o dentro de una segunda sustancia. Si la humedad relativa efectivade un concreto es baja y hay presencia de gases, estos se difunden fcil yrpidamente por los poros del concreto. Pero, en la medida en que se da elproceso de condensacin capilar, que produce el llenado de agua en los poros,se reduce el espacio disponible para la difusin de gases; y como consecuenciade ello, la permeabilidad del concreto a los gases se disminuyeconsiderablemente.5.- ABSORCIONLa absorcin del concreto puede ser definida como la relacin entre lamasa de agua que penetra los poros saturables y el peso seco de la muestrapenetrada por el agua.A = 100(Psss-Ps)/Ps6.- PERMEABILIDADLa permeabilidad es aquella propiedad que permite que el concreto puedaser atravesado por un fludo (lquido, gases, iones) por causa de una diferenciade presin entre las dos superficies opuestas del material. Usualmente lapermeabilidad se determina por el caudal filtrado del agua, de acuerdo a la Ley 28. de Darcy, en la cual el flujo es laminar y permanente.La permeabilidad del concreto al agua, depende de: la permeabilidad dela pasta de cemento (poros capilares); de la permeabilidad y granulometra delos agregados; de la proporcin de pasta en relacin a la del agregado; y de losvacos causados por una compactacin deficiente o por los capilares del aguade exudacin (macroporos). La velocidad, profundidad de penetracin y efectosdel fludo y/o los agentes agresivos disueltos, estn regidos por la forma yestructura de los poros y por el microclima que rodea la superficie del concreto.En general, la permeabilidad de la pasta depende de la relacinagua/cementante, del grado de hidratacin del cementante y de la edad de lapasta.Segn Mindress y Young, un concreto de baja permeabilidad no slorequiere de una baja relacin agua/cementante, sino tambin de un adecuadoperodo de curado hmedo, dado que a medida qu avanza la hidratacin delcemento, la red de poros se va cerrando como consecuencia de la formacinde C-S-H. Es decir que con el curado hmedo continuo va disminuyendo el valordel coeficiente de permeabilidad (Kp) hasta llegar a una completadiscontinuidad de los poros capilares, pero en funcin de la relacinagua/cementante.El tiempo de curado, en das, requerido para producir un sistemadiscontinuo de poros capilares en el concreto, asumiendo un curado hmedocontinuo es de:AGUA/CEMENTANTE TIEMPO DE CURADO0.40 30.45 70.50 280.60 1800.70 365En concretos cuya relacin agua/cementante es mayor de 0.70 lacompleta discontinuidad de los poros capilares nunca puede ser alcanzada, ancon un curado hmedo continuo; y, por lo tanto, estos concretos tendrn 29. permeabilidad relativamente ms alta.7.- HERMETICIDADLa hermeticidad es la capacidad del concreto de refrenar o retener el aguasin escapes visibles. Al reducir las bajas relaciones agua/cementante , lasegregacin y exudacin contribuyen a la hermeticidad del concreto. Lainclusin de aire tambin ayuda a la hermeticidad. Para ser hermtico elconcreto tambin debe tener alta compacidad y estar libre de fisuras y vacos.8.- MECANISMOS DE TRANSPORTEPara que operen los mecanismos de transporte entre el concreto y elmicroclima que rodea la superficie, se pueden presentar tres situaciones;transporte en aire hmedo (por difusin); transporte por agua de lluvia osalpicaduras de agua (por succin capilar); transporte por inmersin (porpresin hidrosttica).En el caso del transporte en el aire hmedo, los procesos de transportede gases, agua o sustancias disueltas en el agua, son procesos de difusin quese dan en funcin de la humedad relativa del aire. Estos procesos de difusin,son inducidos por una tendencia al equilibrio cuando hay una gradiente deconcentraciones.As, la difusin del oxgeno avanza a travs del concreto a medida queste es consumido durante la corrosin del acero de refuerzo, lo cual causa unadiferencia de concentraciones de C02 dentro de los poros del concreto. Delmismo modo, el CO2 se difunde en el concreto, en la medida que se da unareaccin qumica entre el CO2 y la cal libre que hay en las paredes de los poros,reduciendo a su vez la concentracin de CO2.La difusin de agua o vapor de agua ocurren cuando se producencambios en la humedad del ambiente o cuando el concreto se seca, es decircuando hay una diferencia de concentracin.Para el caso de eventuales sustancias disueltas en el agua (carbonatos,cloruros, sulfatos, amonio, magnesio, etc.), su difusin se realiza a travs de la 30. capa de agua que recubre las paredes de los poros (agua de adsorcin), o atravs de los poros llenos de agua por condensacin capilar. Enla medida que es menor el espesor de la capa de agua de adsorcin o la cantidadde agua que llena los poros, la velocidad de difusin de las sustancias disueltases menor.Ello significa que la fuente de poder, para que se d este mecanismo detransporte (difusin) a travs del concreto, es la diferencia de concentracionesque puedan tener el agua o el gas presentes en los poros del concreto.El transporte por agua de lluvia o salpicaduras se da cuando la superficiedel concreto se moja como consecuencia de la lluvia o de la salpicadura deagua, la saturacin del material ocurre muy rpidamente porque el agua se"absorve" por succin y por difusin capilar y, posteriormente, se "adsorve" poradherencia de molculas de vapor sobre la superficie de los poros. En este caso,las sustancias disueltas por el agua son transportadas por la misma agua y ladifusin de gases queda prcticamente bloqueada por la condicin desaturacin de los poros de concreto.El efecto de la succin capilar depende de la energa superficial de losporos del concreto y por ello, la tendencia a "adsorver" agua por parte de estassuperficies crea una succin capilar, siempre que haya agua disponible. Enporos verticales, la altura de la columna de agua dentro del poro, es reguladapor un equilibrio entre las fuerzas de adsorcin de la superficie de los poros yel peso de dicha columna de agua. Para el caso de succin capilar en direccinhorizontal, la profundidad de penetracin depende del exceso de agua en lasuperficie del concreto y de la duracin de esta situacin, es decir si hayinmersin o no y cuanto dura.Por lo anteriormente expuesto, el concreto "absorve" agua del medioambiente, a travs de su seccin capilar, a una velocidad considerablementemayor de la que se pierde por evaporacin; y, en consecuencia, la humedadrelativa efectiva (al interior del concreto) tiende a ser superior a la humedadrelativa del ambiente que lo rodea (microclima).El transporte por inmersin se da para las estructuras sumergidaspermanentemente en agua en las que la penetracin de sta se da por succin 31. capilar, lo cual muy probablemente es acentuado por penetracin inducidacomo consecuencia del aumento de la presin hidrulica.Un transporte continuo de agua a travs del concreto, ocurre solamentecuando el agua se puede evaporar de las superficies del concreto que estnexpuestas al aire. La intensidad de este transporte depende de la relacin quese establezca entre la tasa de evaporacin, la tasa de seccin capilar, y lapresencia y continuidad de la presin hidrulica.9.- MECANISMO DE DAOEn el mecanismo de dao las acciones fsicas se refieren a los cambiosvolumtricos que experimenta el concreto, como consecuencia de cambios dehumedad (agua lquida, vapor de agua; escarcha, hielo), y/o temperatura (fro,calor, fuego). Pero tambin hacen referencia a las variaciones de la masa delconcreto (cambios de peso unitario, porosidad, y permeabilidad).Las acciones mecnicas en el mecanismo de dao se refieren a losfactores de deterioro imputables a las acciones mecnicas dentro de los queestn la deformacin lenta (fluencia); las sobrecargas y deformacionesimpuestas (fisuras estructurales; deflexiones y movimientos excesivos,imprevistos o fortuitos; y, las fracturas y aplastamientos); los impactos, lasvibraciones excesivas; y los daos por abrasin (frotamiento, rozamiento,raspado, percusin, erosin y cavitacin), que estn relacionados con el usoque se da a la estructura.Entre los factores de deterioro que se asignan a las acciones qumicasestn el ataque de cidos, la lixiviacin por aguas blandas, la carbonatacin, laformacin de sales expansivas (ataque de sulfatos), y las expansionesdestructivas de las reacciones alcali-agregado, y la corrosin del acero derefuerzo.Entre los factores biolgicos como mecanismo de dao no puede dejarde considerarse que como consecuencia de la biorreceptividad que ofrecen lassuperficies de concreto y de mortero, aparentemente por la disminucin del pHsobre las mismas superficies, se dan las condiciones para la colonizacin,establecimiento y desarrollo de microorganismos de origen animal o de origen 32. vegetal, que tambin afectan la durabilidad del concreto.CAPITULO 3ESPECIFICACIONES DEL CONCRETO1.- ASPECTOS GENERALESLas acciones fsicas causan los cambios volumtricos que experimentael concreto como consecuencia de cambios de humedad; cambios detemperatura; y/o variaciones en su masa que afectan principalmente el pesounitario, la porosidad, la permeabilidad y la hermeticidad.La relacin agua/cementante de una mezcla influye de una maneradeterminante sobre la permeabilidad del concreto. En particular, cuando el valor 33. de la relacin agua/cementante excede de 0,6, la permeabilidad aumentaconsiderablemente debido al incremento en la porosidad capilar.Aunque existe, de acuerdo a Feret, una relacin inversa entre laporosidad y la resistencia del concreto (a mayor porosidad menor resistencia)no existe una normatividad clara al respecto. Pero desde el punto de vista de ladurabilidad, se considera que un concreto es de buena calidad si la "porosidadabierta" (es decir la relacin entre el volumen de poros accesible al agua y elvolumen aparente de probeta), es menor de un 10% y mala si supera el 15%.Por esta razn se recomienda que para reducir la permeabilidad delconcreto, se deben utilizar bajas relaciones agua/cementante (inferiores a 0,5 enpeso), y un perodo de curado hmedo adecuado. Esto, disminuye lapermeabilidad de la pasta y obtura la porosidad de los agregados al envolverlos.2.- CICLOS DE HUMEDECIMIENTO Y SECADOUna de las causas ms comunes del deterioro del concreto,especialmente de estructuras hidrulicas, son los niveles de agua por mareas,crecientes, operaciones de embalse u otras causas, ya que el agua tiende aconcentrarse en diferentes partes de la estructura.Los requisitos de relacin agua/cementante mxima y fc mnima paraconcretos expuestos a condiciones de humedecimiento y secado son:w/c fcConcreto de baja permeabilidad expuestoal agua ............................... .. 0,50 24 MpaProteccin del concreto armado expuestoa agua salina, agua de mar o salpicadopor agua salina ....................... 0.40 35 MpaEl empleo de aire incorporado permite la dispersin de burbujas de aire 34. extremadamente pequeas (con dimetros entre 10 y 1000 micras) que no seencuentran inteconectadas y que actan como vlvulas de los capilares delconcreto aumentando as su hermeticidad.3.- CICLOS DE CONGELACION Y DESHIELOEste proceso es considerado como el factor de intemperismo msdestructivo en un concreto, debido al aumento de volumen del agua(aproximadamente 9%) al convertirse en hielo dentro de la pasta y de laspartculas de agregado, induciendo as grandes esfuerzos de traccin internaen la masa. Con la incorporacin de aire, el agua desplazada por la formacinde hielo en la pasta se acomoda de tal manera que no resulta perjudicial, pueslas burbujas de aire en la pasta suministran cmaras donde se introduce el aguay as se alivia la presin hidrulica generada.A manera de ejemplo, la cantidad de aire total con una inclusin del 4%al 6% por volumen, para un tamao mximo de agregado de 1.5", puede ser delorden de 400 billones de burbujas por metro cbico de concreto. Esto,adicionalmente reduce la segregacin y exudacin, pero igualmente reduce laresistencia en un 5% por cada 1% de aire incorporado.El concreto es ms durable cuando tiene bajas relacionesagua/cementante. Para un concreto expuesto a ciclos de congelamiento ydeshielo, la relacin agua/cementante mxima debe ser de 0,45 y la resistenciamnima de 31 Mpa.4.- CONCRETO PARA ACCIONES MECANICASLas acciones mecnicas estn relacionadas con la formacin demicrofisuras, fisuras y planos de falla que proceden de fenmenos como ladeformacin lenta (fluencia); las sobrecargas y deformaciones impuestas(fisuras estructurales; deflexiones y movimientos excesivos, imprevistos ofortuitos; fracturas y aplastamientos); las vibraciones excesivas; y, la abrasin(frotamiento, rozamiento, raspado, percusin, erosin o cavitacin). Los riesgosque se pueden derivar de la fisuracin y agrietamiento del concreto, puedentener tres tipos de connotaciones: 35. La fisuracin afecta la apariencia de la superficie del concreto y por lotanto su calidad esttica, sobre todo si se trata de concretos arquitectnicos oexpuestos a la vista. La presencia de fisuras y grietas da la sensacin deinseguridad estructural y de riesgo por falla de elementos o colapso de laestructura. Dependiendo de las condiciones de exposicin, la presencia defisuras y grietas pueden ser una invitacin al deterioro prematuro.La importancia de la fisuracin con relacin a la durabilidad y lacapacidad de respuesta de una estructura durante su vida til, dependenfundamentalmente del patrn que siguen las diferentes modalidades de fisurasy grietas; pero particularmente si estas son longitudinales o no. Es decir, sisiguen la direccin de las armaduras del refuerzo principal de un elemento. Estoes especialmente importante desde los puntos de vista de:a) La adherencia mecnica que debe existir entre el acero y elconcreto.b) La resistencia frente a los esfuerzos del cortantec) El ataque qumico al concreto, por penetracin de sustanciasagresivas,d) La corrosin de las armaduras por penetracin de oxgeno.5.- FISURAS POR SOBRECARGAS Y DEFORMACIONESCon el objeto de no afectar la durabilidad del concreto y evitar daos porla formacin de microfisuras, fisuras y planos de falla, es indispensable que secumpla las disposiciones que son de obligatorio cumplimiento en el Per. Lanormatividad acepta que los esfuerzos de traccin inducidos por las cargastraen como consecuencia la presencia de fisuras en los miembros de unaestructura de concreto. Por ello, los procedimientos de diseo disponen acerode refuerzo, no slo para absorver los esfuerzos de traccin; sino tambin paraobtener una adecuada distribucin de fisuras y un lmite adecuado en su ancho.Se presentan a continuacin los valores de ancho tolerable de grietas (sobresuperficies en traccin) que sirven de gua en el diseo de estructuras deconcreto armado:Ancho Tolerable 36. .- En aire seco o con membrana de proteccin .. 0,40 mm.- En ambiente hmedo: aire hmedo o suelosaturado ................................ 0,30 mm.- Con agentes qumicos que impiden el conge-lamiento................................ . 0,20 mm.- Humedecimiento y secado de agua de mar, osalpicaduras de agua de mar ............. 0,15 mm.- Estructuras de baja permeabilidad, exclu-yendotuberas no sujetas a presin ..... 0,10 mm6.- VIBRACIONES EXCESIVASLa presencia de grietas, lo mismo que la formacin o progresin deplanos de falla, como consecuencia de vibraciones excesivas, son controladascon el uso de microrefuerzo que puede ser conformado por fibrasmonofilamento o multifilamento de nylon, de polipropileno o por fibrasmetlicas.Las de nylon proveen buena capacidad de microrefuerzo, pero absorvenagua. Las de propileno han probado ser muy tiles en su capacidad demicrorefuerzo y no son absorventes. Las fibras metlicas son muy tiles para elcaso de pisos industriales y en estructuras sujetas a erosinEl efecto de las vibraciones excesivas usualmente se absorve con laconstruccin de elementos masivos, que diferencien la vibracin de la fuentecon la vibracin de la estructura. Para minimizar las vibraciones resonantes, larelacin entre la frecuencia natural del la estructura y la frecuencia de la fuerzatranstornante debe mantenerse fuera del rango de 0,5 1,5.7.- DAOS POR ABRASIONDependiendo del tipo de abrasin (frotamiento, friccin, erosin porabrasin, o erosin por cavitacin), se recomiendan las siguientes 37. especificaciones:En los pisos, en los que se puede producir abrasin y desgaste porfrotamiento, el ACI-302 recomienda que la resistencia y asentamiento delconcreto debern cumplir con los lmites indicados en la Tabla 2.20 y que elcontenido de cemento no sea menor que el indicado en la Tabla 2.21,dependiendo del tamao mximo nominal del agregado empleado. Para todoslos dems pisos, fc a los 3 das debe ser no menor de 125 kg/cm2.En los pavimentos, en los que se puede producir desgaste por friccin,el ACI 316 recomienda que la resistencia del concreto a la flexin no sea menorde 45 kg/cm2 a los 28 das, medida en viguetas con carga en los tercios, ni de280 kg/cm2 de resistencia a la compresin en probetas cilindricas a los 28 das,con contenidos mnimos de cemento de 335 kg/m3.Para obtener buena resistencia a la abrasin, tambin se recomiendalimitar el tamao mximo del agregado grueso a un mnimo de 25 mm (1"), ascomo el uso de relaciones agua/cementante bajas. Para atenuar el efecto de laerosin por materiales abrasivos, es recomendable considerar los siguientesfactores:.- Utilizar resistencias a la compresin a los 28 das por encima de350 kg/cm2..- Utilizar microrefuerzo con fibras de polipropileno o metlicas enel concreto..- Emplear agregados duros, densos y de tamaos mximosmayores..- Aplicar mtodos de acabado que permitan obtener superficiessuaves..- Usar materiales de recubrimiento superficial que mejoren ladureza y por lo tanto la resistencia al desgaste..- Aplicar un curado intensivo al concreto.Ni los mejores concretos resisten por tiempo indefinido las fuerzas decavitacin, debindose por ello reducir sta mediante superficies lisas y suaves,as como reducir la velocidad del agua. Es conveniente emplear agregadogrueso de tamao mximo hasta de 19,1 mm (3/4"), por cuanto la cavitacin 38. tiende a remover las partculas grandes. El uso de microrefuerzo con fibrasmetlicas o de polipropileno ha probado ser de utilidad.8.- ACCIONES QUIMICASLa durabilidad de una estructura de concreto simple o reforzado, confrecuencia viene determinada por la velocidad a la que el concreto sedescompone como consecuencia de una reaccin qumica. Dentro de losfactores de deterioro imputables a las acciones qumicas estn, el ataque porcidos, la lixiviacin por aguas blandas, la carbonatacin, la formacin de salesexpansivas (ataque por sulfatos), y la expansin destructiva de las reaccioneslcali-agregado.En un medio que disuelva los productos calcareos del concreto, es mejorutilizar cementantes a base de Portland (cementos compuestos o cementoportland con adiciones), que cementos con alto contenido de C-S (que liberanmayor contenido de cal libre).El concreto no presenta ninguna defensa contra los cidos, por lo quedebe evitarse que stos entren en contacto con aquel. Para ello existen barrerasimpermeables y resistentes a los cidos como los productos epxicos, queprotegen satisfactoriamente el concreto.Debido a que la reaccin de la pasta de cemento con las aguas blandases similar a la reaccin que l podra experimentar con los cidos,la forma de atenuar la penetracin y posterior lixiviacin de la pasta de cementodel concreto, es construir elementos de concreto de alta compacidad yprotegidos mediante un tratamiento superficial.Para prevenir la carbonatacin, lo ms importante es producir y colocarconcreto de baja permeabilidad. Es decir concretos con baja relacinagua/cementante, adecuada compactacin y un curado apropiado. Es decir,concretos de baja permeabilidad, alta hermeticidad y baja porosidad abierta.Para ello se recomienda relaciones agua/cementante inferiores a 0,5 en peso,vibracin sin segregacin al momento de la colocacin, y un perodo de curadohmedo adecuado al tipo de cemento empleado. Esto, disminuye lapermeabilidad de la pasta y obtura la porosidad de los agregados al envolverlos. 39. En estos casos, el empleo de sistemas protectores de barreras impermeablespuede proteger apropiadamente el concreto para evitar la formacin de un frentede carbonatacin.El concreto puede protegerse del ataque por sulfatos, especificando uncemento resistente a los sulfatos (bajo contenido de C3A; y relacin C3A/SO2inferior a 3), y asegurando una baja permeabilidad (mediante una baja relacinagua/cementante). Por lo tanto, para aquellos concretos expuestos a solucionesque contienen sulfatos se debe cumplir los requisitos exigidos en la Tablacorrespondiente de la Norma ACI 318-05. Otra forma de atenuar el ataque desulfatos es modificar el contenido de hidrxido de calcio en el concreto,mediante la adicin de puzolanas (cenizas, escorias, microslice y/o el fillercalcareo), que reaccionan con ste y no con los sulfatos.En general las adiciones tienen muy buen comportamiento frente alataque de sulfatos, por el hecho de que en estos cementos es difcil la formacinde sulfoaluminato de calcio, debido a la baja cantidad de hidrxido de calcioliberado durante la hidratacin de la pasta. Sin embargo, si la adicin empleadacontiene una gran cantidad de xido de aluminio Al2O3 activo (p.e. arcillascalcinadas, pumita, algunas tobas volcnicas, etc), el comportamiento ante elataque de los sulfatos no es apropiado.Adicionalmente, algunas Normas establecen que para concretos quepuedan estar expuestos a qumicos que impidan el congelamiento, el mximocontenido, por peso, de adiciones que se incorporan al concreto no debenexceder los porcentajes del peso total del material cementante que se indican acontinuacin:.- Cenizas .................................................. 25%.- Escoria ................................................... 50%.- Microslices ........................................... 10%.- Total de cenizas y otras adiciones ...... 25% (1)(1) Las cenizas y otras adiciones no deben constituir ms del 25% delpeso total del material cementante, ni la microslice ms del 10% del pesototal del material cementante. 40. El empleo de sistemas protectores de barreras impermeables puedeproteger apropiadamente el concreto para evitar el ataque por sulfatos.Todos los aspectos relacionados a los ataques qumicos al concreto, suforma de accin y las medidas de control, son materia del presente trabajo ysern tratados en detalle en los Captulos correspondientes.La reaccin lcali-agregado es un fenmeno de carcter expansivo, quetiene su origen en la interaccin qumica de los lcalis liberados por lahidratacin de cemento (u otras fuentes) y los minerales reactivos (como laslice amorfa) que contienen algunos agregados. Esta reaccin estinfluenciada por la humedad, la temperatura y la presin del medio ambiente querodea a la estructura afectada. Los efectos de esta reaccin son la aparicin defisuras, la prdida de resistencia y la disminucin del mdulo de elasticidad delconcreto. Para prevenir el fenmeno, la primera recomendacin es no utilizaragregados potencialmente reactivos, previa evaluacin siguiendo la NormaASTM C 295 que describe la caracterizacin petrogrfica del agregado.El contenido de lcalis se expresa en trminos de sodio equivalentecomo la suma del Na2O + 0.658 K2O. Cuando el porcentaje de sodio equivalentese encuentra por debajo de 0.6% en peso, la reaccin lcali-silice no puedellevarse a cabo; y por ello este valor se recomienda como el mximo permisible,para minimizar el riesgo de dao. Debe evitarse el riesgo de lcalis procedentesdel exterior (por ejemplo sales de deshielo) por lo que se sostiene que lacantidad de lcalis procedentes de otras fuentes, no debe ser mayor de 3 kg/m3de concreto.Las condiciones de humedecimiento y secado intermitentes, tambincontibuyen al fenmeno (generando mayor expansin), y por ello laimpermeabilizacin puede atenuar e inclusive evitar la expansin. Una bajarelacin agua/cementante da lugar a un concreto resistente y de bajapermeabilidad, lo cual disminuye el riesgo de las reacciones lcali-agregado.El empleo de adiciones tales como las microslices se considera muyadecuado para reducir las expansiones, gracias a su capacidad de fijar loslcalis. Adicionalmente, los cementos puzolnicos con un mnimo de 30% deadicin, se consideran muy eficaces para controlar la reaccin lcali-slice. Sin 41. embargo, las puzolanas no son eficaces en el control de la reaccin lcali-carbonato.Tambin el empleo de aire incorporado en el concreto es eficaz parareducir las expansiones debidas a la reaccin lcali-slice9.- ACCIONES BIOLOGICASLas acciones biolgicas tambin causan deterioro al concreto y al acerode refuerzo, como consecuencia de la presencia de los microorganismos vivoso muertos, que no solamente pueden afectar el confort ambiental y la aparienciade las construcciones; sino que tambin, pueden producir una gran variedad dedaos y defectos por procesos de degradacin ambiental: biofsico,biomecnico, bioqumico y biolgico propiamente dicho. Los dos primeros,afectan principalmente la permeabilidad, la resistencia y la rigidez del concreto;mientras que, los dos segundos, provocan la transformacin de los compuestosdel cementante endurecido y/o los agregados del concreto.Cuando se dan las condiciones para el asentamiento y colonizacin demicroorganismos en la superficie del concreto, debe exigirse un concreto debuena calidad, denso y de muy baja permeabilidad. Es decir, un concretodurable. Adems de lo anterior, un adecuado diseo y construccin delproyecto, tambin evitar la proliferacin de microorgamos que puedan invadir,manchar y/o degradar las superficies de concreto. Por ejemplo, las superficiesdeben evitar la presencia prolongada de humedad y evitar la acumulacin depolvo, polen, esporas u otras partculas que promuevan el nacimiento ymultiplicacin de microrganismos. De igual manera prcticas apropiadas demanejo, colocacin, compactacin, acabado, fraguado, curado y tratamiento dejuntas, mejorarn la prevencin de agresiones de carcter biolgico.Desde luego, una de las medidas ms eficaces de proteccin deconcretos y morteros, ante la actuacin de organismos y microrganismos,consiste en evitar el contacto de la superficie de estos materiales con el agua.Sin embargo, esto no siempre es practicable y por ello, se utilizan agentesbiocidas, entre los cuales destacan las sales de amonio cuaternario, los fenolesy los clorofenoles, y algunos compuestos de mercurio y estao.El uso de sistemas protectores de barreras impermeables, como losdescritos en el ACI 515, pueden proteger apropiadamente el concreto del ataque 42. biolgico.Todos los aspectos referentes al ataque por acciones biolgicassern tratados en detalle en el Captulo correspondiente de este trabajo.CAPITULO 4PRODUCCION Y CONTROL DE CALIDAD DEL CONCRETO1.- PRODUCCION DEL CONCRETOLa preparacin del concreto debe ceirse a los requerimientos indicadosen la NTP.E-060, tanto para el concreto normal como para el premezclado. Losequipos de mezclado y transporte deben cumplir con los requisitos aplicablesde la misma Norma. Igualmente los requisitos de uniformidad en el mezclado afin de evitar segregacin.El concreto debe transportarse desde la planta de produccin hasta elsitio de descarga y colocacin final tan rpido como sea posible, de manera quela mezcla se encuentre colocada antes que se presente el fraguado inicial, conel fin de prevenir el fenmeno de retemplado. Si se trata de concretopremezclado, en lo posible la descarga se debe completar antes de 45 minutos 43. o antes que el tambor haya girado 300 revoluciones (lo que ocurra primero) apartir de la incorporacin de agua inicial de la mezcla. Estas limitaciones sepueden replantear, de acuerdo con las modificaciones que se realicen al diseode la mezcla, en virtud de las condiciones del clima en el momento del vaciado.2.- COMPROBACION DE CARACTERISTICAS DEL CONCRETODe acuerdo con las especificaciones tcnicas, el constructor debecomprobar las propiedades y caractersticas de las mezclas mediante lassiguientes acciones:.- Comprobacin del tipo de mezcla y sistema de colocacin..- Toma de muestras de concreto..- Determinacin de la temperatura del concreto fresco para verificarcondiciones extremas en la colocacin..- Una evaluacin o anlisis estructural (chequeo de la capacidadestructural y determinacin de la resistencia residual de laestructura mediante mtodos empricos, mtodos analticos opruebas de carga)..- Extraccin, ensayo y anlisis de muestras (ensayos de evaluacinfsica, mecnica, qumica, biolgica y/o microscpica, quepermiten establecer mecanismos de dao).Es decir que hay una "patologa clnica" que se encarga del estudio de laenfermedad y una "patologa experimental" que se encarga de realizar pruebasen el laboratorio y/o en obra.Segn el mismo modelo, posteriormente se correlacionan losantecedentes; las inspecciones; mediciones, auscultaciones y exploraciones,realizadas a los elementos afectados de la estructura; y, los resultados de losensayos fsicos, mecnicos, qumicos, biolgicos y petrogrficos obtenidos delas muestras extradas, para establecer y diagnosticar apropiadamente el tipo,la magnitud y la cantidad, de los diferentes daos en los elementos y estructurasevaluados, con sus ms probables causas de ocurrencia.Con base al diagnstico, se evala la condicin de servicio y se generaun pronstico sobre el comportamiento futuro de los elementos afectados y de 44. la estructura en general. Si el pronstico es "optimista", se puede aplicar lassiguientes medidas, recomendadas por el Comit ACI 364.1R:.- Preservacin, entendida como el proceso de mantener unaestructura en su condicin presente y contrarrestar posterioresdeterioros..- Restauracin, entendida como el proceso de restablecer losmateriales, la forma o la apariencia que tena una estructura en unapoca determinada..- Reparacin, entendida como el proceso de reemplazar o corregirmateriales, componentes o elementos de una estructura, loscuales se encuentran deteriorados, daados o defectuosos..- Rehabilitacin, entendida como el proceso de reparar o modificaruna estructura hasta llevarla a una condicin deseada(intervencin o modificacin)..- Reforzamiento, entendido como el proceso mediante el cual seincrementa la capacidad de una estructura o de una parte de ella,para resistir cargas.Si el pronstico es "pesimista" es posible que la estructura tenga quesufrir amputaciones o la propia demolicin. En estos casos se est dando origena la "Ingeniera Forense"; es decir aquella rama de la Ingeniera que se encargadel estudio de los elementos o la estructura afectada.Las estructuras de concreto experimentan unas fases en el tiempo queson asimilables a: la concepcin (planeamiento y diseo); el nacimiento, lainfancia, la adolescencia, la juventud (construccin); la madurez (operacin ouso); la senectud (deterioro por senelidad o vejez); la agona (degradacin ofatiga del material); y finalmente, la muerte (colapso de la estructura). En todasestas etapas, an despus del colapso, el concreto experimenta fenmenos deenvejecimiento y de deterioro.3.- FACTORES QUE AFECTAN LA APARIENCIA 45. Como ya se ha visto, el microclima que rodea la superficie del concretotiene un alto impacto en su durabilidad y comportamiento; y entre los factoresque influyen en la apariencia y el aspecto esttico estn la polucin, los cultivosbiolgicos sobre la superficie, y las eflorescencias que proceden del interior dela masa de concreto.La polucin del medio ambiente es la contaminacin intensa y daina delaire, que est compuesta por residuos de procesos industriales o biolgicos,en forma de partculas, es transportada y depositada por el viento sobre lassuperficies de concreto de las estructuras y puede subdividirse en:.- Polvo Fino (partculas desde 0,01 hasta 1 micra), que est ensuspensin en el aire, y se adhiere fcilmente a las partculasmicrorugosas y rugosas, y tiene una gran capacidad de cubrirdebido a la elevada relacin superficie/volumen de sus partculas..- Polvo grueso (partculas desde 1 micra hasta 1 mm), que esprincipalmente de origen mineral y tiene una baja capacidad paracubrir superficies. Este polvo usualmente se adhiere a lassuperficies que permanecen hmedas durante largos perodos detiempo.Dependiendo de la velocidad del viento (que aumenta con la altura) y delflujo (laminar o turbulento), la acumulacin de polvo sobre las superficies deuna estructura vara. En una fachada alta la velocidad del viento puede ser tangrande que no hay lugar a que se formen depsitos de polvo, e inclusive hayaremocin del polvo existente sobre la superficie; en las fachadas intermedias,donde hay turbulencia, la formacin de depositos se acelera; y en partes bajas,donde hay mas concentracin de polvo, se intensifica la magnitud de losdepsitos.De otra parte, debido a la direccin del viento, cuando llueve se producenrfagas que inclinan la cada de agua sobre las superficies y generan lavado ylimpieza diferencial de las capas de polvo que puedan existir. El escurrimientodel agua barre la capa de polvo y en algunos casos la redeposita en lugaresdonde la textura del concreto y la geometra del mismo facilitan la formacin de 46. depsitos de polvo.Adicionalmente, si el concreto tiene alta porosidad y por tanto bajahermeticidad, ste puede ser penetrado por el agua. El proceso suele ser: iniciode la absorcin del agua en los poros superficiales del concreto; inicio delescurrimiento del agua sobre la porcin de la superficie ya saturada; e iniciodel lavado de sta, con el exceso de agua escurriendo libremente.A la polucin ambiental se puede aadir que, como consecuencia de labioreceptividad que ofrecen las superficies de concreto (sobre todo las detextura rugosa) a la proliferacin de microorganismos, se afecta el aspecto delconcreto no slo por las manchas y cambios de color; sino tambin, por que suprincipal aspecto desfavorable es que mantienen hmeda la superficie delconcreto, lo cual promueve los mecanismos de deterioro y los mecanismos dedao.Finalmente, como factor que afecta la apariencia, se tiene laseflorescencias. El trmino se emplea para describir depsitos que se formanalgunas veces sobre la superficie de los concretos, los morteros u otrosmateriales de construccin. Usualmente estos depsitos estn compuestos desales de calcio (principalmente carbonatos y sulfatos) o de metales alcalinos(sodio y potasio), o de una combinacin de ambos. Los depositos eflorescentespueden ser clasificados de acuerdo con la solubilidad de las sustanciasqumicas en el agua.El carbonato de calcio, que se produce como resultado del fenmeno decarbonatacin, tiene una solubilidad en el agua extremadamente baja; y por ello,cuando se deposita es probable que tienda a permanecer. Por lo anterior, laeflorescencia debida al carbonato de calcio insoluble est considerada como eldecolorante ms serio del concreto.El sulfato de calcio es ligeramente soluble en agua, pero, puesto quereacciona especialmente para formar compuestos insolubles que normalmentepermanecen en el concreto, rara vez es componente principal de los depsitoseflorescentes. 47. Las sales metlicas alcalinas son mucho ms solubles que las sales decalcio y constituyen un problema menor, ya que, o no permanecen durantemucho tiempo o pueden removerse con relativa facilidad.El riesgo de eflorescencias se reduce por medio del curado en airehmedo y se incrementa por el curado en el aire seco. Un curado de uno odos das de 80 95% de humedad relativa y 20C de humedad, son suficientespara dar una buena proteccin contra la formacin de eflorescencias. Si se usamenos del 65% de humedad relativa, el tiempo de curado necesario deberhacerse durante varias semanas.4.- MECANISMOS DE DETERIOROEntre los mecanismos de deterioro que sufre el concreto, los cuales lodegradan o destruyen, por accin independiente o combinada de losmecanismos de dao por acciones fsicas, mecnicas, qumicas o biolgicas,se encuentran los siguientes:La meteorizacin, denominandose as a la alteracin fsica, mecnica oqumica sufrida por el concreto bajo la accin de la intemperie (sol, viento, lluvia,hielo, u otros). Este fenomeno est muy influenciado por los cambios en latemperatura, la humedad y la presin (viento) del medio ambiente; pero tambin,especialmente por la polucin del mismo medio ambiente que es un factor decontinuo crecimiento en los centros urbanos.La decoloracin y manchado que son la accin y efecto de quitar oamortiguar el color de una superficie de concreto, como consecuencia de lameteorizacin, la presencia de eflorescencias, los ciclos de asoleamiento, losciclos de humedecimiento y secado, la acumulacin de polvo, el lavado porlluvia y/o el escurrimiento de agua.La lixiviacin que es entendida como la descomposicin y lavado de loscompuestos de la pasta, como consecuencia de las reacciones qumicas queexperimenta el concreto por accin de cidos, aguas blandas, ataques de saleso ataque de sulfatos, o reacciones lcali-agregado. 48. Usualmente la lixiviacin por disolucin y transporte de los compuestoshidratados de la pasta de cemento se percibe porque la superficie del concretoha perdido la pasta superficial y exhibe agregados expuestos;hay eflorescencias de carbonatacin, retencin de polvo y alto riesgo defavorecer la proliferacin de colonias de hongos y bacterias. Adems, seobserva una reduccin del pH del estrato acuoso de los poros superficiales, conriesgo de despasivacin de la capa de recubrimiento del acero de refuerzo.Las reacciones deletereas que son reacciones dainas que proceden deciertos agregados, como consecuencia de la transformacin de productosferrosos que se encuentran presentes en la composicin mineralgica delmaterial. Por ejemplo, los agregados que contienen pirita pueden causarmanchas de corrosin, huecos y protuberancias en la superficie del concreto.La expansin de la masa de concreto se puede presentar comoconsecuencia de reacciones que forman nuevos productos que aumentan devolumen, como son: el ataque de sulfatos a la pasta de cemento hidratada yendurecida; o, las reacciones lcali-agregado que se dan entre los compuestosalcalinos del concreto y ciertos agregados reactivos.Los sntomas de expansin por ataque por sulfatos son microfisuras yfisuras aleatorias en la masa de concreto afectada, descascaramiento,ablandamiento de la masa, prdida de resistencia y rigidez. En este caso,tambin se observa una reduccin del pH del estrato acuoso de los porossuperficiales, con riesgo de despasivacin de la capa de recubrimiento delacero de refuerzo.Los sntomas bsicos de la expansin por la reaccin lcali-agregado,son una expansin generalizada de la masa de concreto con fracturassuperficiales, profundas y aleatorias para estructuras masivas; y fracturasordenadas para elementos delgados.El recubrimiento de concreto que se hace sobre el acero de refuerzo esconocido como la capa protectora o pasivadora que protege al acero de laaccin agresiva de ciertas sustancias o elementos que pueden ocasionardeterioro o corrosin del acero de refuerzo. Cuando esta capa pasivadora quedebe ser densa, compacta y de espesor suficiente, pierde su capacidad de 49. proteccin, se dice que se ha despasivado.La despasivacin del recubrimiento de concreto se puede dar por elfenmeno de carbonatacin de la capa de recubrimiento, que permite el accesode agua, oxgeno u otras sustancias que pueden reaccionar con el acero derefuerzo. Igualmente se puede dar por la penetracin de iones cloruro a travsde procesos de difusin, impregnacin o absorcin capilar de agua concloruros, que al acceder al acero de refuerzo fomentan el fenmeno de corrosindel mismo.5.- FALLAS DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETOLas fallas que ocurren en estructuras de concreto se pueden clasificardentro de las siguientes categoras:.- Fallas durante la concepcin y diseo.- Fallas por materiales.- Fallas por construccin.- Fallas por operacin de las estructuras.- Fallas por falta de mantenimientoLa planeacin y el diseo de una estructura no slo deben basarse en sufuncin, sino tambin en las condiciones ambientales y en la vida estimada deservicio. Para ello, es indispensable que los profesionales que intervienen en lafase de diseo del proyecto, sean consecuentes no solo en aplicar mtodos declculo altamente desarrollados: sino tambin, en considerar los aspectostecnolgicos que aporta la Ingeniera de Materiales.Debido al notable avance que han tenido los mtodos de clculo deestructuras que consideran diversas hiptesis de carga, normas, clculos,dimensiones y detalles, y tienden a optimizar los recursos disponibles en unproyecto de construccin, hoy en da hay una mayor inclinacin hacia construirestructuras ms esbeltas y algunas veces con factores de seguridad ms bajos(que no ponen en riesgo la capacidad estructural, pero si pueden afectar ladurabilidad).Pero fallas de concepcin y diseo de una estructura pueden darse por 50. muchas razones, entre ellas;.- Por ausencia de clculos o por no valorar todas las cargas ycondiciones de servicio..- Por falta de un diseo arquitectnico apropiado. El diseoestructural debe incluir los conceptos arquitectnicos yviceversa..- Por falta de drenajes apropiados (eliminar el agua es eliminar elproblema). El desague sobre el concreto hay que evitarlo; lomismo que la presencia de agua estancada. Del mismo modo,deben reducirse las salpicaduras y los ciclos de humedecimientoy secado..- Por no proyectar juntas de contraccin, de dilatacin o deconstruccin. Hay que entender que el diseo y construccin deestructuras implica la presencia de fisuras y grietas, que debenser controladas mediante la disposicin del llamado "acero deretraccin y temperatura" y/o de juntas..- Por no calcular de manera apropiada todos los esfuerzos y/oconfiarse en los programas de computadora..- Por no dimensionar apropiadamente los elementos estructuralesy/o no disponer apropiadamente el refuerzo..- Por imprecisiones en los mtodos de clculo o en las Normas.- Por no especificar la resistencia y caractersticas apropiadas delos materiales que se emplean (concretos y aceros).- Por tolerar deformaciones excesivas en el clculo..- Por falta de detalles constructivos en los planos.Los materiales han experimentado cambios significativos y su seleccindebe estar basada en una calidad, una capacidad, una experiencia y unaformulacin. Por ejemplo, existe una gran variedad de cementos cuyaspropiedades y caractersticas permiten diferentes usos y aplicaciones (por elloes importante elegir el cemento apropiado por razones de durabilidad); el aguano slo debe cumplir con los requisitos de calidad; sino que tambin debe seradecuadamente dosificada; los agregados deben tener granulometra continuay baja relacin de vacos, de lo contrario las mezclas tendrn alta tendencia a lasegregacin; el uso de aditivos debe ser racional y adecuado a las necesidades(sin excesos y sin exigir condiciones de riesgo para la estabilidad y durabilidad 51. del concreto); las adiciones deben emplearse cuando hay lugar a ello y conconocimiento de causa.Con relacin al diseo de las mezclas, es indispensable romper con lacostumbre de utilizar "recetas nicas" dosificadas. La dosific