Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

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Patologías del Concreto reforzado y Acero Estructural Patología del concreto Es la parte de la durabilidad que se refiere a los signos, causas posibles y diagnósticos del deterioro que experimentan las estructuras del concreto. También se le define como el tratamiento sistemático de los defectos del concreto, sus causas, sus consecuencias y sus soluciones.. Origen de los daños: Asiento plástico : Se produce como respuesta a la exudación durante las 3 primeras horas de colocado, dependiendo de la temperatura. En general se trata de fisuras amplias y poco profundas de escasa trascendencia estructural. Retracción plástica : Se produce entre la 1ra y 6ta hora a partir de la colocación y sus daños son frecuentes en

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Trabajo muy completo e interesante sobre las patologias del concreto

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Patologías del Concreto reforzado y Acero

Estructural

Patología del concreto

Es la parte de la durabilidad que se refiere a los signos, causas

posibles y diagnósticos del deterioro que experimentan las estructuras del

concreto. También se le define como el tratamiento sistemático de los

defectos del concreto, sus causas, sus consecuencias y sus soluciones..

Origen de los daños:

Asiento plástico: Se produce como respuesta a la exudación durante las 3

primeras horas de colocado, dependiendo de la temperatura. En general se

trata de fisuras amplias y poco profundas de escasa trascendencia

estructural.

Retracción plástica: Se produce entre la 1ra y 6ta hora a partir de la

colocación y sus daños son frecuentes en elementos superficiales como

losas, muros, etc. Especialmente cuando la evaporación del agua exudada

es más rápida que la velocidad de acudida del agua de la masa interna a la

superficie, frenada por la acción capilar en los poros del concreto.

Generalmente son fisuras amplias y poco profundas de escasa

trascendencia estructural.

Contracción térmica inicial: Producida por el calor de hidratación derivado de

la reacción de hidratación del cemento. De acuerdo a la calidad del concreto

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la temperatura del núcleo del elemento estructural, que a las 24 horas será

de 4 a 6 veces mayor que la temperatura ambiental, recién se igualaran a los

5 o 6 días.

Retracción hidráulica: Consiste en la disminución del volumen que

experimenta el concreto endurecido, cuando está expuesto al aire con

humedad no saturada. Es debido simultáneamente a reacciones químicas y

a la reducción de humedad. Las fisuras suelen ser finas, pero que afectan en

profundidad al elemento estructural y por tanto su trascendencia debe ser

estudiada en cada caso.

Fisuración en mapa: Es una fisuración que afecta superficialmente al

elemento de concreto y qué suele aparecer entre 1 y 15 días a partir del

vaciado. La profundidad rara vez llega al centímetro y por tanto tiene poca

trascendencia estructural. Su origen está en las tensiones superficiales

motivadas por un alto contenido de humedad.

Deformaciones impuestas

Fluencia: Básicamente consiste en la deformación del concreto a tensión

constante que se desarrolla a lo largo del tiempo y es adicional a la que

produce instantáneamente, o en pocos minutos, cuando se aplican tensiones

al concreto. La fluencia bajo tensiones de compresión es función de la

resistencia del concreto, de la tensión aplicada, de la humedad relativa del

ambiente y del espesor ficticio del elemento. Sobre las fisuras debido a

tensiones de tracción un caso típico es el de fisuras inclinadas de esfuerzo

cortante donde se indica la dirección de tensiones que finalmente producen

la fisura.

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Variaciones térmicas: Influidas por la humedad y si el árido es calizo o

silíceo, las tensiones generadas pueden llegar a la fisuración de los

elementos. Las tensiones se pueden controlar mediante la disposición de

juntas de dilatación, apoyos móviles, etc.

Variaciones higrométricas: Los cambios de humedad también afectan las

dimensiones, si estas están coartadas se producen estados tensiónales en la

estructura.

Pretensado: Constituye una deformación impuesta, correlativa a las

tensiones impuestas, el valor tensional de pretensado sobre el concreto,

variable por la perdida detención de armadura, es decreciente con el tiempo,

debido a una serie de procesos que varia considerablemente según se trate

de pretensado con armaduras pretensas o con armaduras postensas. De

hacho el pretensado origina variaciones tanto longitudinales como

transversales en los elementos.

Asientos del terreno: Si una columna se asienta debido al descenso de la

cimentación se disminuye su carga, por tanto aumentando esa disminución a

las columnas próximas.

Cambios de color: Fuera de algunos casos especiales que veremos

después el concreto cambia de color por causas: cambios de color entre

partidas de cemento, decoloración debida a la acción de la luz solar, y

cambios de color que han requerido la reparación de algún defecto.

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Desgaste

Existen procesos muy variados de desgaste del concreto, parte de

ellos ligados a usos industriales específicos; otros son de tipo más general, y

aquí se presentan:

Desgaste por abrasión: Se la define por el desgaste de la superficie por

procesos de fricción o rozamiento. La causa más importante de abrasión de

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

vehículos, o rodadura de objetos o maquinas, más que las partículas

arrastradas por el viento. Siendo producido por acciones mecánicas debido

al tráfico, cuando el agua lleva agregado grueso. La resistencia la da el árido

grueso.

Desgaste por erosión: Se la define por el deterioro causado por la acción

abrasiva de fluidos o sólidos en movimiento. La magnitud de la erosión

depende del número, velocidad, tamaño, perfil, densidad y dureza de las

partículas en movimiento por unidad de tiempo. Siendo producido por

acciones mecánicas debido al oleaje. La resistencia la da el  árido grueso.

Desgaste por cavitación: Se la define como la erosión progresiva del

concreto originada por el flujo no lineal de aguas limpias a velocidades sobre

los 12 m/seg. Donde se forman burbujas de vapor, que cuando ingresan a

una región de lata presión colapsan con un gran impacto, pueden desgastar

grandes áreas de la superficie de concreto en tiempos comparativamente

pequeños. Se da cuando la forma no está bien estudiada y se producen

zonas de baja presión. La resistencia es proporcionada por la pasta de

cemento

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Congelación: Con temperaturas menores de 0°c los esfuerzos producidos

por el cambio de estado líquido a sólido dan lugar a agrietamientos y

deterioro de la pasta si no se toman las medidas adecuadas. El aumento de

volumen es un 9%.

Ataque biológico

Agua de desagüe

La baja velocidad de flujo, y la alta temperatura de las tuberías de

desagüe puede generar hidrogeno sulfurado, el que en presencia de la

humedad forma al ácido sulfúrico, que es altamente corrosivo con ataque y

destrucción del concreto, produciéndose descascaramiento intermitente que

puede producir ablandamiento y desprendimiento del agregado. En las aguas

residuales existen habitualmente derivados orgánicos e inorgánicos del

azufre, especialmente sulfitos (aguas residuales) y sulfatos (aguas

domesticas): la acción bacteriana puede reducir los sulfatos a sulfitos; sin

embargo si la concentración del oxígeno es inferior a 0.1 mb/l, es decir si las

aguas son anaeróbicas hay difusión del h2s en el agua y en el aire y puede

formarse el ácido sulfúrico. Si la concentración es mayor a 1 gr/ml es decir si

las aguas residuales son aeróbicas el riesgo no existe 

Obras  en contacto con abonos naturales

En  estas obras de concreto abonos como el estiércol, que no es un

agente agresivo, pero que sufre reacciones químicas similares a las de las

aguas residuales y entraña los mismos riesgos.

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Invernaderos e instalaciones análogas

En bastantes casos se han empleado columnas de concreto

cimentados en cimientos de concreto de baja calidad. Como en estas

instalaciones es frecuente el abono del terreno y la temperatura media suele

ser superior a 20 °c, frecuentemente el nitrito amónico contenido en el abono

ataca de forma grave al concreto.

Agresión ambiental 

Fuera de la agresión química al concreto y al acero, existen formas de

agresión medio ambiental que afectan al concreto, especialmente ala

superficie, por influencia de los microclimas, a veces a pocos centímetros de

la superficie del concreto. Básicamente distinguimos dos mecanismos:

depósitos de polvo sobre superficies en lugares con poca lluvia, y depósitos

de cultivos biológicos en superficies húmedas del concreto.

Contacto con suelos agresivos : Siendo el suelo un medio

potencialmente agresivo es fundamental investigar su agresividad en el

proyecto de cimentaciones, túneles, muros, etc., tanto como suelo propio

como suelo de préstamo.

Ataques químicos

Existe diversidad de modalidades pero con algunas características

comunes, como la necesaria posibilidad de un mecanismo de transporte de

moléculas y de iones de la sustancia agresiva a la agredida, u que la

agresión se activa considerablemente al aumentar la temperatura.

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Ataques por acidos

Siendo el concreto químicamente básico, con un ph del orden de

13,pueden ser atacado por medios ácidos con ph menor de 7, los cuales

reaccionan con el hidróxido de calcio de la pasta produciéndose compuestos

de calcio solubles en agua. Como la pasta de cemento está básicamente

constituida por sílice y cal, la pasta es atacable incluso por ácidos débiles.

Entre los elementos que atacan al concreto podemos mencionar el

ácido sulfúrico, el nítrico, el sulfuroso, clorhídrico, aguas de minas, industrias,

o fuentes minerales que puedan contener o formar ácidos, las turbas que

puedan producir ácido sulfúrico, y ácidos orgánicos de origen industrial. Un

tipo especial de reacción ácida es la carbonatación producida por la

introducción del co2 de la atmósfera en la estructura porosa del c0oncreto,

originando el descenso del ph, el proceso es más intenso cuanto mayor  es

la permeabilidad y por tanto la durabilidad.

Ataques por bases

Las bases como el hidróxido de sodio o soda cáustica y el hidróxido

de amonio o amoniaco, si penetran en el concreto y se concentran en una

zona determinada producen daño físico por cristalización y expansión a partir

de la reacción entre el hidróxido y el bióxido de carbono proveniente del aire.

Ataques por sales

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Las sales son compuestos químicos derivados de ácidos o bases,

formadas de la reacción entre ellos, usualmente solubles en agua. Los

cloruros y nitratos de amonio, magnesio, aluminio, y hierro atacan al

concreto, siendo el mas peligroso el de amonio. Por su importancia la acción

de los sulfatos de calcio, sodio o magnesio deben ser tratados

independientemente.

Reacción con cationes

Podemos reacción álcali- árido (tratado mas adelante como

reacciónalcali- silice); y amonio, que produce una agresión que puede

conducir a través de una reacción con el cemento hidratado, a la

desintegración del concreto.

Degradacion del concreto de cemento aluminoso

Se ha notado en Europa estructuras de este tipo que han perdido

resistencia, dependiendo de la relación a/c y de la temperatura de curado, e

incremento de porosidad.

Ataques químicos a la armadura

Corrosión del acero de refuerzo

El concreto debido a su alta alcalinidad, baja permeabilidad y su

relativamente alta resistividad eléctrica tiene entre otras funciones, la de

proteger de la corrosión a los elementos metálicos embebidos en él. En

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condiciones normales al acero no se corroe dentro del concreto, debido a

que el oxigeno reacciona con el acero formando una fina capa de oxido

sobre la armadura, en un proceso llamado pasivación, que lo protege de

cualquier corrosión posterior; y debido a que el recubrimiento denso, de poca

porosidad y de espesor suficiente impide la acción de los agentes agresivos

al reducir la carbonatación.

Esta corrosión se produce por un proceso electroquímico generado

internamente o por alguna fuente externa de electricidad, siendo la presencia

del ion cloro la causa principal de la corrosión del acero de refuerzo. La

sección transversal del acero se reduce pudiendo presentarse en el tiempo

además problemas estructurales debido a la perdida de adherencia, por

agrietamiento de este o la reducción en la sección transversal de aquel.

Ataques por altas temperaturas

Se da cuando al concreto se le somete a temperaturas mayores que

las normales, como su utilización para chimeneas conductos de gas caliente,

pantallas contra radiación, o fuego accidental por un incendio. Los efectos

sobre el material concreto: disminución de resistencia, alargamiento de

longitud original, considerable expansión permanente, disminución del

módulo de elasticidad y dureza, descomposición del agregado con liberación

de cal libre, descascaramiento superficial; todo ello con posible expansión y

fisuramiento y desprendimiento de trozos de concreto.

Sobre el acero produce también disminución de resistencia, de

adherencia, y efectos sobre las deformaciones. Se sabe que el espesor del

recubrimiento es esencial para la resistencia al ataque tratado, además que

el concreto va cambiando de color  conforme la temperatura a la que se

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expone, yendo de gris natural, a rosa cuando alcanza mas de 300 °c, a gris

claro cuando alcanza mas de600 °c, y a blanco o amarillo claro cuando

alcanza mas de 900 °c.

Estados límites de servicio

Fisuración: Existen dos tipos de fisuras en el concreto: las fisuras no

estructurales, que son las producidas en el concreto, en el estado plástico o

en el endurecimiento, pero generadas por causas intrínsecas, es decir

debidas al comportamiento de sus materiales constituyentes.

Las producidas por el estado plástico: asiento plástico y retracción

plástica; y las producidas en el estado endurecido: contracción térmica inicial,

retracción hidráulica, y fisuración en mapa, todos estos casos ya vistos. Las

fisuras estructurales que son debidas al alargamiento de las armaduras o a

las excesivas tensiones detracción o compresión producidas en el concreto

por los esfuerzos derivados de la aplicación de las acciones exteriores o de

deformaciones impuestas. Básicamente existen 3 orígenes: debidas al

alargamiento de la armadura, debidas a las tensiones de tracción en el

concreto, y por compresión excesiva del concreto. Debido a la fisuración

existen 3 tipos de riesgo: riesgo de corrosión de la armadura, riesgo estético

y riesgo psicológico.

Corrosión 

Corrosión de materiales embebidos: El acero presforzado podría corroerse

en idéntica circunstancias que el acero ordinario. El aluminio embebido

podría corroerse y agrietar el concreto, y la posibilidad es mayor si ambos

metales están en contacto; aun el aluminio con el concreto fresco aumente la

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posibilidad de corrosión al presentarse el hidrogeno. El plomo con el concreto

húmedo puede ser atacado por el hidróxido de calcio y ser destruido al poco

tiempo. El cobre es atacado por el concreto y presenta corrosión si esta

presente el amoniaco o pequeñas cantidades de nitratos. El zinc reacciona

con los materiales alcalinos del concreto pudiéndose producirse corrosión,

especialmente si el acero es sin galvanizar. Los aceros inoxidables pueden

producir agrietamientos debido a la corrosión, especialmente si la

temperatura es mayor a 60 °c.

Corrosión biológica del concreto: Las bacterias y hongos, capaces de

producir ácidos por mecanismos similares a los de los desagües domésticos.

Pueden llegar a disolver la pasta del recubrimiento y afectar seriamente al

concreto. Algunos tipos de moluscos pueden

Horadar rocas y obviamente a concretos, o a morteros de baja calidad

utilizados como revestimientos de pilotes.

Ataques por agua

Agua pura:

Conocidas también como aguas blandas, atacan el concreto por

disolución de la pasta al actuar sobre el hidróxido de calcio libre.

Aguas casi puras:

Las aguas de manantial generalmente libres de sales, pueden

volverse ácidas debido a la formación de ácido carbónico, derivado del

bióxido de carbono contenido en la atmosfera, transformándose en corrosivo

al concreto, especialmente si este es pobre o permeable. Las aguas

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naturales provenientes de zonas minerales pueden tener un alto contenido

de ácido carbónico agresivo para el concreto.

Agua de pantano:

Pueden contener elementos tales como ácido carbónico, o humico,

sulfatos solubles, ácido sulfúrico libre, o combinación de estos. La acción del

sulfúrico y carbónico ya se mencionó en líneas anteriores. El ácido humico,

producido por la descomposición vegetal ataca la superficie del concreto al

formarse humato de calcio

Agua de mar:

Lo trataremos brevemente al estar ampliamente desarrollando el

tema, en otros artículos, y ser más conocido el problema. Las sales

contenidas en ella se cristalizan, favoreciendo la corrosión y expansión del

acero de refuerzo y del concreto adyacente, se producen también acción

destructiva de los organismos marinos, formación expansiva de sulfo

aluminatos y su posterior descomposición. Los procesos sucesivos de

humedecimiento y secado con renovación del medio agresivo, multiplican los

Problemas descritos.

Ataques por gases

1. Anhídrido carbónico: La concentración adecuada de bióxido de

carbono o anhídrido carbónico, lograra una superficie blanda y purulenta, no

pudiendo ser reparado por un posterior curado o tratamiento.

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2. Anhídrido sulfuroso: Producto de la combustión del petróleo o carbón,

al combinarse con el agua forma el ácido sulfuroso, el cual reacciona

gradualmente con el oxígeno del aire para formar ácido sulfúrico, ambos

ácidos corroen el concreto.

3. Otros gases: Los gases industriales disueltos en agua pueden

producir ácidos pueden corroer al concreto, dependiendo de la

concentración.

Ataques por sulfatos

El sulfato de sodio reacciona con el aluminato de calcio hidratado para

producir etringita con aumento de volumen, y con el hidróxido de calcio para

producir yeso cuyo volumen es el doble de los sólidos iniciales. El sulfato de

magnesio es aun más agresivo que el sulfato de sodio o de potasio, que

producen al igual que el sulfato de sodio gran aumento de volumen,

expansión y agrietamiento del concreto.

Ataques por sustancias orgánicas

El ácido acético (presente en el vinagre), el láctico (enleche agria) y el

butirico (en grasas agrias) atacan con una severidad que depende de la

concentración y temperatura. El ácido tánico y los fenoles son medianamente

corrosivos. Los ácidos palmitico, esteárico y oleico, presente en aceites y

grasas, tienen acción corrosiva sobre el concreto. Los aceites vegetales, y

aceites animales rancios son corrosivos, los de pescado aún más corrosivos.

La glicerina, las soluciones azucaradas degradan gradualmente al concreto,

al igual que creosota, el creso y el fenol.

Ataques por accion del agregado

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Reacción alcali- silice

Se produce cuando hay contenidos de óxidos de sodio y potasio

mayores de 0.6% en peso del cemento y los agregados contienen alguna

forma reactiva de sílice, que al reaccionar con los álcalis del cemento,

produciéndose grandes presiones en los poros del concreto, que se traducen

en expansiones excesivas en el mismo. Los materiales potencialmente

reactivos son el ópalo, la calcedonia, algunos cuarzos, la riolita, la dacita, la

latita, vidrios andesiticos y otros; algunos que podrían tener estas

características son el hornsteno, las calizas y dolomitas silicosas, riolitas,

dacitas, andesitas, esquistos y pizarras silicosas, y las filitas.

Reacción cemento- agregado

Se producen expansiones excesivas, acompañadas de agrietamientos

importantes en concretos preparados con agregados gruesos de pequeño

tamaño y altamente silicosos, a los que se conoce como arenosos- gravosos

y que presentan feldespatos y granitos de grano grueso como constituyentes

importantes. Los concretos afectados por esta reacción suelen contener

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

reacciónálcali- sílice, aun cuando no hay correlación entre la extensión del

agrietamiento y el contenido de álcalis del cemento.

  

Reacción álcali- agregados carbonatados

Se manifiesta como una expansión excesiva y fisuramiento en

concretos recién colocados en los que se había empleado agregado grueso

proveniente de rocas dolomiticas carbonatadas, apreciándose que la

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expansión se incrementa con el contenido de álcalis del cemento. En general

estas rocas están en el grupo de las calizas dolomiticas en las que el 50%al

90% de los carbonatos es calcita mineral, y contiene arcilla, y la matriz es de

grano extremadamente fino.

Agregados contaminados

El carbón presente en el agregado puede contener compuestos de

azufre que por oxidación pueden dar ataques por sulfatos. La alúmina

mineral por contener productos de oxidación puede dar lugar a expansión,

agrietamiento y alabeo del concreto, efecto similar puede darse en

agregados con sulfatos solubles. La cal y dolomita anhidras presentes en el

agregado reaccionan con el agua en el concreto no endurecido y con el

bióxido de carbono de aire, formando hidróxidos y carbonatos, con expansión

que origina petardeo de la superficie del concreto

Ataque  por radiaciones

Se emplea en estos casos pantallas de concreto de alta densidad,

mediante el uso de agregados pesados, sin embargo su desventaja es su

baja conductividad térmica que impide la eliminación de calor generado por

el bombardeo. Se produce perdida de agua, al igual que otros procesos

producidos por el calentamiento, lo que da lugar a cambios en las

propiedades mecánicas del concreto, con la pérdida significativa de la

resistencia, módulo de elasticidad, peso ,resistencia por adherencia y

coeficiente de expansión térmica del concreto; además se produce perdida

en las propiedades mecánicas de la armadura.

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Métodos para impedir la corrosión en las

estructuras

La influencia en el diseño 

En la etapa de diseño del proyecto, debe tenerse un cuidado especial

para asegurar una adecuada durabilidad de la estructura. Los aspectos más

importantes que se deben tener en cuenta: 

1. Se recomienda una forma simple de los elementos estructurales y evitar

una excesiva complejidad. Los procedimientos de transporte, la manipulación

y el montaje de la estructura no deben reducir la eficiencia de los métodos de

protección. 

2. Reducir al mínimo el contacto entre las superficies de acero con el agua o

suciedad 

3. Evitar la formación de depósitos de agua, permitiendo una fácil evacuación

e impidiendo el flujo del agua sobre las juntas. 

4. Evitar las cavidades o hendiduras donde el agua pueda ser retenida. 

Para interiores accesibles, se deben adoptar medidas para una

ventilación y desagües adecuados. 

Los interiores inaccesibles deberían sellarse para no permitir el

ingreso de aire y humedad. Debería darse un espesor adicional para

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equilibrar los efectos de la corrosión durante la vida útil prevista de la

estructura. 

5. Prevenir, si fuera posible, la formación de pares galvánicos (conexiones

bimetálicas) o aislar las superficies metálicas. 

6. El diseño de productos, los cuales deben ser galvanizados, debe permitir

el desagüe apropiado de todas las secciones. Los perfiles huecos se deben

llenar rápidamente con cinc fundido. Los gases deben escapar y el cinc debe

drenar completamente, a fin de proporcionar un revestimiento continuo y

uniforme. 

7. Debe proporcionarse acceso para realizar un trabajo adecuado de pintura

y rociado térmico (metal) 

Preparación de la superficie 

La preparación de la superficie no es un método de protección en sí

mismo, sino que es un proceso crucial para obtener la adherencia necesaria

entre el substrato de acero y los sistemas de revestimiento. 

Antes del proceso del laminado, el acero se calienta por debajo de su

punto de fusión en hornos donde el oxígeno de la atmósfera del horno se

combina con el metal caliente para formar óxidos de hierro y elementos de

aleación. Durante el enfriamiento, dichos óxidos se convierten en una capa

dura, quebradiza, adhesiva y generalmente negra. Esta capa se denomina

generalmente cascarilla de laminación. Dicha capa se expande menos que el

hierro y se rompe al enfriarse. Con el tiempo, el agua penetra a través de las

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grietas y el acero se oxida. El proceso de corrosión desprende

progresivamente la cascarilla de laminación, lo que da como resultado una

superficie no uniforme, que no es adecuada para recibir un revestimiento,

motivo por el cual la superficie debe de ser limpiada. 

La superficie de óxido en la superficie de acero depende del tiempo de

exposición a un entorno húmedo. Las normas ISO describen cuatro

categorías para los “grados de corrosión” en las estructuras de acero: 

A – Superficie de acero en gran parte cubierta con la cascarilla de

laminación, con cierta corrosión, si es que hay alguna 

B – Superficie de acero que ha empezado a corroerse y de la cual la

cascarilla de laminación ha empezado a desprenderse 

C – Superficie de acero en la cual la cascarilla de laminación se ha oxidado o

puede rasparse, con ligeras picaduras que se distinguen a simple vista 

D – Superficie de acero en la cual la cascarilla de laminación se ha

desprendido y con picaduras en toda el área que se distinguen a simple

vista 

Las estructuras de acero relativamente nuevas figuran en A, B y

ocasionalmente C. La condición de grado D generalmente aparece en las

estructuras de acero que han sido almacenadas en el exterior durante largos

períodos de tiempo. 

Tratamientos preliminares 

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Los contaminantes, tales como los residuos de aceite, grasa, marcas

de tinta, etc. Están generalmente presentes en las estructuras de acero por

lo que deben utilizarse disolventes orgánicos, emulsiones desengrasantes o

equivalentes para eliminar los contaminantes mencionados anteriormente,

antes de la aplicación de cualquier método de limpieza. 

Herramientas manuales y eléctricas para limpieza: Este método de

limpieza se utiliza para componentes que van a ser pintados. 

La limpieza manual se utiliza cuando el trabajo es pequeño, cuando

los equipos eléctricos no están disponibles, o cuando el trabajo es

inaccesible para este tipo de equipo. Ejemplos de herramientas manuales

incluyen cepillos de alambre, cinceles, rasquetas y cuchillos de forma

especial. Estas herramientas no son efectivas cuando se debe eliminar una

cascarilla de laminación u óxido muy adheridos. 

El uso de equipo electromecánico requiere una selección adecuada de

la amplia variedad de herramientas. 

Limpieza con chorro abrasivo: Este es el método más importante para la

preparación de la superficie, en particular para superficies que van a ser

pintadas. 

Se introducen partículas abrasivas en un sistema de aire comprimido

o expulsadas por máquinas centrífugas, con el fin de impactar en la

superficie de acero. La preparación de la superficie por este método permite

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obtener una base para el sistema de pintura, obteniendo una superficie

limpia, de rugosidad uniforme y un revestimiento con vida útil larga. 

Limpieza por llama: Este método también es aconsejable para superficies

que van a ser pintadas. 

Este método eliminar toda la escamación suelta, el óxido y otras

materias extrañas perjudiciales, con llamas de oxiacetileno aplicadas a alta

temperatura y velocidad sobre toda la superficie. Se recomienda un exceso

de oxígeno (≈25%) para evitar el hollín. La expansión diferencial entre la

escamación y la superficie de acero origina que el óxido se desprenda. 

Luego, el óxido suelto se puede eliminar mediante cepillos de

alambre. Se debe tener especial cuidado cuando se utiliza limpieza con

llama, ya que puede dañar los revestimientos (si hubiera alguno) en el lado

opuesto de la superficie que se está limpiando. 

Limpieza con chorro abrasivo húmedo: Método recomendado para la

limpieza y eliminación de revestimientos anteriores. 

El proceso es básicamente el mismo que el de limpieza con chorro

abrasivo, con la diferencia que el agua se introduce en el flujo del chorro

abrasivo. El uso de agua tiene la ventaja de mejorar el control de la suciedad.

Por otro lado, cuando se utilizan equipos de baja presión, pueden quedar

partículas finas en la superficie del acero, que se deben eliminar con agua. 

Algunos procesos utilizan inhibidores para prevenir la corrosión producida

por el agua. 

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Finalmente, con este método se puede lograr un alto nivel de limpieza

a simple vista y es adecuado para eliminar grandes cantidades de sales

solubles. 

Chorro de agua a muy alta presión: Método recomendado para limpieza y

eliminación de revestimientos antiguos. 

Este proceso puede eliminar también grandes cantidades de sales

solubles y tiene la ventaja de no consumir abrasivos. Las altas presiones

dejan la superficie caliente en la cual el agua residual se seca, pero la

temperatura alcanzada no es tan grande para que produzca una tensión

térmica en la superficie de acero. 

Decapado con ácido: Este método se aplica generalmente cuando las

superficies tienen que ser galvanizadas. 

El decapado con ácido es la inmersión de objetos en ácidos diluidos.

Este baño disuelve o elimina los óxidos o escamaciones. Algunos ácidos

usados en el decapado comercial son: ácido sulfúrico, hidroclorhídrico o

muriático, fosfórico y mezclas de estos ácidos. Los ácidos adecuados para el

decapado deben eliminar sólo la escamación del metal base, pero se puede

gastar una gran cantidad disolviendo el propio metal. El desperdicio puede

prevenirse con inhibidores adecuados. 

Consideraciones sobre la amplitud de la superficie 

Aparte del grado de limpieza, la especificación del tratamiento de la

superficie debe tener en cuenta la rugosidad superficial previa a la pintura.

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Los chorros abrasivos son adecuados para revestimientos finos, como

imprimaciones de prefabricación, mientras que los abrasivos de arena

producen una superficie áspera angular, necesaria para revestimientos de

pintura y revestimientos metálicos rociados térmicamente. 

Tratamientos de superficie adicionales: Cuando se termina la limpieza con

chorro abrasivo, es posible evaluar las imperfecciones de la superficie de

acero originadas durante el proceso de fabricación. Estas imperfecciones

aparecen en las soldaduras, filos de corte, etc

En entornos de bajo riesgo, es posible que dichas imperfecciones no

dañen la calidad de la pintura. Para necesidades específicas de una

estructura, puede ser necesario eliminar las imperfecciones de la superficie

en general. 

Revestimientos con pintura 

Los revestimientos con pintura son el método más importante para la

protección del acero estructural contra la corrosión. El conocimiento

disponible de la amplia variedad de pinturas es necesario para entender sus

posibilidades y limitaciones. De esta forma, el proyectista será capaz de

seleccionar la pintura específica que cumpla mejor con las condiciones del

entorno y la pintura. 

Las pinturas están compuestas por pigmentos dispersos en un

aglutinante, el cual a su vez está disuelto en un disolvente o emulsificado en

agua. Dichos componentes se describen a continuación: 

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‰ Pigmentos: son partículas insolubles dispersas que proporcionan muchas

de las propiedades de la pintura: color, opacidad, dureza, durabilidad e

inhibición de la corrosión. 

‰ Aglutinante: es el componente formador de película en la pintura. Las

aglutinantes son resinas, aceites o silicatos solubles que unen el pigmento

con la película de pintura y hacen que la pintura se adhiera a la superficie

(acero o un revestimiento previo) 

‰ Disolvente: la principal función de los disolventes es permitir que la

viscosidad de la pintura baje lo suficiente como para facilitar la aplicación con

brocha, rodillo o spray. 

Estos disolventes pueden seleccionarse de acuerdo a su velocidad de

evaporación durante la aplicación. Por ejemplo, el rociado se mejora con un

disolvente de rápida evaporación, mientras que las aplicaciones con pintura o

rodillo requieren velocidades bajas de evaporación. 

Cuando se aplican pinturas, antes de la evaporación del disolvente

producen una “película húmeda”. Cuando el disolvente se evapora, el

aglutinante y los pigmentos se mantienen en la superficie como una “película

seca”. La especificación del espesor de la película se da generalmente en

términos del espesor de la película seca.

Aplicación de las pinturas 

El sistema de revestimiento no se completa hasta que se efectúe la

aplicación de la pintura Por consiguiente, la aplicación de la pintura es

esencial para un buen resultado. En esta sección, se tratan ambos factores

que afectan a las pinturas y los métodos de aplicación. 

Page 24: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Factores que afectan: 

‰ Temperatura: se debe tener cuidado para evitar porosidades y la

formación de ampollas. 

Cuando se aplica la pintura, ya sea en climas cálidos o fríos, se debe

verificar el espesor obtenido. Se recomienda una temperatura de por lo

menos 3°C por encima del punto de condensación. 

‰ Humedad (ambiente): la pintura no debe aplicarse bajo lluvia, viento,

nieve, neblina o niebla. 

‰ Humedad (pintura): las pinturas cuyo curado se produce mediante la

absorción de la humedad atmosférica necesitan una humedad mínima para

completar el curado. 

‰ Cubierta: en clima frío, el acero debe pintarse bajo cubierta, a fin de

proporcionar una condición adecuada de ventilación y temperatura. 

‰ Deterioro: las superficies de acero que presentan deterioro en la pintura

deben prepararse nuevamente y repintarse. 

‰ Continuidad: cada capa debe ser continua, sin porosidad y con espesor

uniforme.

Espesor: se debe cumplir con el espesor de película seca especificado. 

Métodos de aplicación: en obra se aplica con brocha y rodillo, mientras que

en fábrica se aplica con rociador de spray (principalmente con pistolas a

presión o rociadores "sin aire") 

‰ Aplicación con brocha: este es el procedimiento más lento y costoso. Es

particularmente adecuado para áreas pequeñas. 

‰ Aplicación con rodillo: los rodillos son bastante utilizados en áreas planas

grandes. Los rodillos no requieren tanta destreza como la necesaria para la

Page 25: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

aplicación con spray y es más rápida que la brocha. La mayor desventaja es

que no es tan efectiva como la brocha en la aplicación de pintura en

superficies húmedas o difíciles. 

‰ Aplicación con spray: puede ser con spray o pistola a presión. La pistola a

presión disminuye las pérdidas que pueden darse con la aplicación con spray

(aproximadamente 20% a 40% en acero estructural).

Revestimientos metálicos 

Para el acero estructural, los métodos más representativos de

aplicación de revestimientos metálicos son la proyección térmica (no es

económico para todos los elementos) y la inmersión galvánica caliente

(especialmente adecuada para elementos completos, véase la Figura 5.4).

Hay otros métodos, como la amalgamación con cinc o la electrodeposición ,

pero se utilizan generalmente para otros tipos de componentes (como

conectores y sujeciones).

Inmersión galvánica caliente 

El proceso consiste en la aplicación de una capa de cinc mediante

inmersión de los elementos de acero en un baño de cinc fundido. El proceso

al detalle se describe a continuación:

 

1. Se debe eliminar cualquier resto de grasa o aceite, con agentes

desengrasantes, tales como soluciones alcalinas o agentes ácidos

desengrasantes. Generalmente no se utilizan los agentes orgánicos. 

Page 26: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

2. Después de eliminar la grasa, se lavan los componentes en un baño con

agua, que evitan que las soluciones desengrasantes estén presentes en las

siguientes etapas del proceso. 

3. Limpieza con ácido: en esta etapa se elimina el óxido y la escamación. Se

utilizan comúnmente inhibidores de ácido clorhídrico. Esta etapa se realiza a

temperatura ambiente. 

 4. Se limpian los componentes en agua nuevamente, para evitar la

presencia de residuos de ácido en las siguientes etapas. 

5. A continuación se sumerge el acero en un agente fundente para asegurar

un buen contacto entre el cinc y el acero durante el proceso de galvanizado. 

6. Se secan los elementos en un horno o con aire caliente 

7. El acero es sumergido en un baño de cinc fundido a una temperatura que

varía entre 440 ºC y 460 ºC. A estas temperaturas el cinc reacciona con el

acero formando una aleación integral de cinc/hierro con la superficie de

acero 

8. Finalmente, el acero galvanizado puede ser enfriado en agua o al aire. 

Se puede utilizar un baño galvanizado en caliente sin protección

adicional. Sin embargo, para obtener una larga durabilidad o donde haya

exigencias decorativas, se deben utilizar revestimientos “duplex”. Los

revestimientos “duplex” son el resultado de la combinación de un baño

galvanizado caliente y revestimientos con pintura.

Patologías de las Estructuras

A pesar de que globalmente las estructuras metálicas suelen

presentar menor cantidad de problemas que otros sistemas constructivos,

Page 27: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

éstos se resumen en corrosión y deformabilidad fundamentalmente. No

obstante, los fallos que experimentan tienen consecuencias catastróficas.

 

Necesidad de protección superficial

 

Para facilitar su accesibilidad, efectuar la evacuación de agua, realizar

operaciones de mantenimiento, puesta a tierra, impidiendo el riesgo de

captación de corrientes parásitas.

Por estos motivos, muchos forjados metálicos anteriores a 1960

utilizaban yeso para ejecutar los entrevigados, y a veces para regularizar la

cara superior, favoreciendo en este caso la corrosión en presencia de

humedad.

 

Deformabilidad y dilatación térmica

 

Las estructuras metálicas presentan una mayor deformabilidad y

dilatación térmica que las admisibles por estructuras de fábrica. Esto explica

el hecho de que las primeras lesiones observables aparezcan primero en

cerramientos y forjados, y no directamente en la estructura como cabría

suponer. La deformabilidad y flexibilidad se expresan en:

·       Exceso de flecha

·       Exceso de vibración

·       Pandeo de pilares o local de alas comprimidas

 

Ejecución de nudos y encuentros

 

Page 28: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

La importancia decisiva reside en estos puntos para lograr las

disposiciones de articulación y empotramiento establecidas en el proyecto.

Este aspecto muestra una gran diferencia respecto a las estructuras de

hormigón, en el sentido de que el acero requiere un mayor grado de

precisión en la ejecución. Precisamente, son las uniones defectuosas las

causantes de los desastres en estructuras metálicas, sobre todo si se les

añaden los efectos de otros problemas típicos como la corrosión, la

presencia de zonas de absorción o transmisión de tracciones.

Las uniones soldadas debido al proceso de ejecución en obra y la

dificultad que presenta su control, son más comprometidas que las

atornilladas, a pesar de que éstas tienen mayor complejidad y

sobredimensionan la estructura. La cuestión radica en el carácter más dúctil

de las uniones soldadas.

Muchos defectos están ocasionados en la construcción y por los

propios soldadores, lo cual, en obras pequeñas y medianas, suele ser

frecuente. Muchas veces, las soldaduras concentran tensiones provocadas

por movimientos coartados, que causan fatiga si no hay una penetración

suficiente.

En las cubiertas ligeras, la presencia de numerosos nudos y uniones,

así como la relativa importancia de las sobrecargas, las convierten en

estructuras muy propensas a sufrir procesos patológicos.

La escasa rigidez de los nudos requiere de arrostramientos externos

mediante el uso de bielas de acero o tirantes, o bien con paños confinados

de fábrica.

 

Corrosión

 

Page 29: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Afecta especialmente a elementos ocultos, exteriores o de difícil

acceso, próximos a bajantes o instalaciones de hidráulicas (presentan fugas,

condensaciones, etc.) o con escaso revestimiento protector contra

condensaciones, filtraciones, humedad capilar o lluvia.

La ventaja principal de las estructuras metálicas es que las

reparaciones, excepto en casos extremos, suele ser sencilla mediante la

incorporación de nuevas chapas o perfiles atornillados, soldados a los

dañados, previa verificación de la compatibilidad de aceros y recubrimientos

de los electrodos.

Las lesiones a las que se ven afectadas las estructuras metálicas

pueden clasificarse en tres grupos:

·       Agresiones biológicas

·       Agresiones físicas y mecánicas

·       Agresiones químicas

 

Agresiones biológicas

 

Este es un caso poco frecuente en la edificación, puesto que no es

corriente encontrar (micro) organismos alimentados por metal. A pesar de

esto, sí existen ciertas bacterias que pueden intensificar con su actividad los

procesos de corrosión. Por tanto, su importancia respecto a la corrosión

electroquímica es mínima Corrosión microbiológica

Se desarrolla en presencia de microorganismos, especialmente bacterias,

hongos y algas microscópicas.

 

Agresiones físicas y mecánicas

Page 30: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

 

Este tipo de agresiones son similares a las que puede padecer

cualquier tipo de estructura. Probablemente, las vibraciones, dependiendo de

la configuración de la estructura se transmitan con una mayor facilidad

comparando con estructuras cuyo módulo de deformabilidad sea menor.

Respecto a las demás agresiones físicas, el fuego es la más significativa

debido a su gran destructividad, lo cual hace necesario establecer una

cuidada protección específica: en el material, su disposición y la propia

organización del edificio, facilitando su evacuación y la rápida extinción en

caso de incendio.

Los motivos mecánicos que originan la alteración y deterioro de los

materiales incluyen movimientos, deformaciones y rupturas originados por:

·       Cargas externas directas: actúan sobre la estructura u otros elementos.

·       Cargas indirectas: debidas a variaciones de temperatura o humedad, que

en caso de movimientos impedidos en las piezas, provocan importantes

deformaciones.

·       Cargas reológicas: están producidas por la fatiga de los materiales.

·       Desplazamientos de la estructura: son consecuencia de las alteraciones

experimentadas en los terrenos sobre los que se cimienta.

Agresiones electroquímicas

 

La corrosión electroquímica tiene junto al fuego un poder destructivo

muy importante, pero se diferencia en que su tiempo de actuación es mucho

más lento y no suele percibirse hasta que los daños no son significativos.

Page 31: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Además, puede actuar localmente en áreas muy reducidas y peligrosas de la

estructura como ocurre en las soldaduras o tornillos de unión. La dificultad

radica en que la estructura presenta zonas de acceso e inspección

complicados, lo cual dificulta tanto el control como el mantenimiento de estos

elementos estructurales frente a la corrosión.

Algunas de las causas que favorecen este tipo de procesos son:

·       Agua: Las aguas de tipo duro tienen un alto contenido de iones de calcio

y magnesio que favorecen las reacciones químicas, incluso las limpias

presentan impurezas minerales, oxígeno y dióxido de carbono disuelto.

·       Ácidos: Procedentes de lluvia, terrenos, enyesados, maderas (roble,

tuyas, castaño), algas y musgos. Provocan la perforación de los metales.

·       Sales: En muchos casos ayudan en la formación de una película

protectora e inhibidora de la corrosión, si no se superan en determinadas

cantidades.

·       Álcalis: El hidróxido de sodio y de potasio liberados por el cemento

Pórtland son muy perjudiciales para el zinc, el aluminio y el plomo en

presencia de humedad; sin embargo, no afectan al cobre y protegen de la

corrosión a los materiales ferrosos embebidos en hormigón rico en cemento.

La cal aérea si no es carbonatada también protege a los metales ferrosos,

pudiendo atacar al aluminio y ser ligeramente corrosiva para el plomo y el

zinc.

·       Clima: Existe una clasificación de los climas según sea su impacto en los

metales estructurales.

 

Factores de diseño

Page 32: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

 

Para prevenir una corrosión prematura se debe dotar a las superficies

de una ligera inclinación para posibilitar la evacuación de agua, distribuir

orificios de drenaje y disponer espacio suficiente entre elementos para

preparar las superficies y pintarlas, evitando lugares donde se acumule agua

y otros contaminantes. Las zonas que experimentan deformaciones, tienden

a comportarse como ánodos y de ahí resulten más propensas a la corrosión.

Normalmente aparece en bordes, cantos vivos y dobleces, lo cual debe ser

considerado previamente en la fase de diseño y al determinar el tipo de

protección anticorrosivo requerido.

 

Fallos característicos

 

Debido a la propia naturaleza de los materiales que constituyen estas

estructuras, las patologías más comunes se concentran en el sistema, más

que en el propio material o sistema constructivo. La relación de problemas

más frecuentes en las estructuras metálicas es:

·       Corrosión

·       Deslaminación de perfiles

·       Picaduras en conexiones

La corrosión es un proceso que afecta al acero provocando una

destrucción o deterioro de sus propiedades debido a una reacción química o

por consecuencia de una corrosión electroquímica. Experimenta una

aceleración en ambientes agresivos como los industriales o marinos.

Provoca una disminución progresiva de la sección resistente de los

Page 33: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

elementos estructurales, llegando incluso a la perforación o rotura por

abombamiento de los óxidos. Las zonas donde suele aparecer son: los

apoyos, cerramientos exteriores y en forjados sanitarios. Los tipos de

corrosión más frecuentes son la de aireación diferencial y la de par

galvánico.

 

Fallo de las uniones 

·       Corrosión

·       Mecánico

Las uniones constituyen uno de los puntos más delicados a tener en

cuenta en la estructura, tanto en el proyecto como durante el proceso de

ejecución. Su objetivo es dotar de continuidad a un elemento estructural que

no puede construirse de una sola pieza. Son esenciales para dotar de

estabilidad y seguridad a la estructura.

Los defectos pueden ser según la tipología de la unión los siguientes:

 

Roblonado/Atornillado

  El problema más importante es la corrosión por aireación diferencial

que puede surgir en los encuentros, causando una pérdida de sección útil en

los roblones o tornillos. Hay que utilizar aceros de igual composición para

evitar problemas de par galvánico. En las articulaciones habrá que emplear

aceros de alta resistencia. Y de modo general, los elementos deben

someterse a un control exhaustivo de calidad y de su colocación.

 

Page 34: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Soldadura

  Los procesos patológicos mecánicos son consecuencia de una

sección de cálculo insuficiente o de una ejecución no uniforme. Las

patologías químicas son causadas por incompatibilidad de aceros o con el

material de aportación.

Anclajes

  Los procesos patológicos mecánicos conducen a aplastamiento y

cizalladura del elemento traccionado, llegando a su rotura. Suele producirse

un alargamiento diferido, que habrá que cuantificar en los primeros meses de

puesta en funcionamiento. Los procesos de naturaleza química se deben a

corrosión por aireación diferencial.

 

Falta de rigidez

·       Deformación

·       Mecánica

·       Térmica, especialmente en elementos perimetrales situados en los

cerramientos.

·       Vibración

El acero aunque sufre deformaciones, suele recuperar su forma, salvo

en determinados casos. Las lesiones mecánicas que afectan a forjados

metálicos pueden ser de dos tipos: de flecha o de tensión excesiva. Su

origen está en la inadecuación de la estructura frente a un estado límite; bien

por un incremento de las cargas que puede soportar o por la disminución de

la resistencia de la estructura.

Page 35: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

De modo general, las lesiones comienzan en las zonas más rígidas

del edificio, donde son más visibles, como sucede en los cerramientos y

particiones.

Los fallos característicos son los siguientes:

Fallos mecánicos: afectan a la solidez, implican pérdida de capacidad

mecánica o resistencia, estabilidad, rigidez que inciden en la

seguridad estructural.

Fallos funcionales: afectan a la utilidad, conllevan pérdida de

nivelación horizontal, vertical que repercute en la durabilidad y

transmisión de vibraciones.

Fallos estéticos: afectan al decoro debido a cambio de coloración por

acción de la corrosión. Son figuraciones inducidas que influyen más

en cerramientos, revestimientos y paramentos que en la propia

estructura.

Agrietamientos en el concreto

Las grietas constituyen la manifestación de algún defecto en las

edificaciones, en donde estas grietas pueden deberse a multitud de causas y

factores. Con el análisis morfológico de las grietas podremos comprender los

movimientos que ha sufrido la estructura y así llegar a un diagnóstico sobre

el origen del problema. 

 

Page 36: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Tipos de grietas

 

Ocurren dos tipos de grietas en el concreto reforzado

 

Grietas de prefraguado : las grietas que ocurren antes de que el

concreto se endurezca, mientras todavía es trabajable.

Agrietamiento por endurecimiento : grietas que ocurren después de

endurecido del concreto.

 

Grietas de prefraguado

 

Las grietas de prefraguado se forman durante el colado, la

compactación y el acabado, causadas por el movimiento del concreto antes

de que este seco.

Hay cuatro tipos de grietas de prefraguado

Grietas por asentamiento plástico.

Grietas por contracción plástica. 

Grietas por movimiento de la cimbra.

Grietas por choque térmico.

 

Las grietas de prefraguado pueden evitarse tratando de localizarlas en

la medida que ocurre, mientras que el concreto todavía está fraguando.

 

Si se detectan a tiempo fácilmente pueden corregirse compactando,

allanando o aplanando de nuevo la superficie del concreto.

Page 37: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

 

Grietas por asentamiento plástico

 

Son las que se forman poco después de que el concreto es colado,

mientras aun esta plástico. Se hacen más grandes en la medida de que el

concreto se vaya secando y se contrae, y tiende a seguir las líneas de

refuerzo.

 

Grietas por contracción plástica

 

En días de mucho calor o poca humedad y vientos moderados. El

agrietamiento es más común en el verano, pero puede ocurrir durante el

invierno.

 

Las grietas por contracción plástica aparecen en líneas, más o menos

paralelas o de una manera al azar. Por general, son de 300-600mm de largo,

pero pueden ser de entre 25mm y 2m de largo.

 

Movimiento de la cimbra

 

Si la cimbra no es lo suficientemente resistente, puede doblarse o

abultarse. El movimiento de la cimbra puede ocurrir en cualquier momento

durante el colado y la compactación.

 

Choque térmico

 

La aplicación de agua fría, como curado, sobre el concreto en un dia

caluroso, puede dar como resultado grietas causadas por la contracción

súbita.

Page 38: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

 

Grietas después del endurecimiento

 

Las grietas después del endurecimiento pueden ser causadas por la

contracción del secado, el movimiento, o el asentamiento del suelo, o por

colocar en el concreto cargas más pesadas que aquellas diseñadas para ser

soportadas.

 

Poco puede hacerse con las grietas después del endurecimiento. El

colado cuidadoso y correcto ayuda a prevenir el agrietamiento serio después

del endurecimiento.

 

Las grietas no controladas son un posible problema. Las grietas en las

juntas de control o controladas por el acero de refuerzo pueden ser algo

esperado o aceptable.

 

Clasificación de grietas por el tipo de esfuerzo que las produce:

* Grietas debidas a esfuerzos de flexión.

* Grietas debidas a esfuerzo cortante.

* Grietas debidas a esfuerzos de torsión.

 

Clasificación de grietas por su ancho:

* Fisuras: ancho < 0.4 mm.

* Grietas: 0.4 £ ancho < 1.0 mm.

* Fractura: 1.0 £ ancho < 5.0 mm

* Dislocación: ancho > 5.0 mm.

Page 39: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

 

Clasificación de grietas por su movimiento:

* Grietas muertas: son aquellas cuyo ancho y longitud no varían con el

tiempo; es decir, son estables.

* Grietas vivas: son aquellas cuyo ancho y longitud varían con el tiempo,

presentando movimiento bajo la acción de cargas, efectos térmicos,

solicitaciones dinámicas, etc. Son grietas inestables.

Formulas utilizadas para el control del

Agrietamiento de las estructuras

Los procedimientos de reparación pueden dividirse según el tipo de material

empleado en:

- Reparaciones en base a sistemas epóxicos.

- Reparaciones en base a conglomerados de cemento y adiciones.

1. REPARACION EN BASE A SISTEMAS EPOXICOS

Inyección Epóxica

La reparación mediante inyección epóxica consiste en introducir dentro

de una fisura o grieta un sistema epóxico de características adecuadas como

adhesivo para recuperar el monolitismo de la estructura.

Page 40: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Inyección Gravitacional

Este tipo de inyección es utilizable solamente en grietas de pavimentos

cuya abertura sea, según el tipo de resina a utilizar, superior a 0,8 - 1 mm.

Para ejecutar este tipo de inyección es recomendable:

- Construir pequeños diques de 1 cm. de altura y el mínimo ancho

posible, con yeso, cemento o algún otro material, dejando espacios

libres para la salida de aire cada 20 a 30 cm (fig. 1).

- Llenar los diques con resina y mantenerlos llenos hasta que la resina

deje de penetrar.

- Para asegurar la inyección, es

necesario controlar que la resina

aparezca por los respiraderos

entre diques.

Inyección a Presión

El procedimiento consiste básicamente en lo siguiente:

- Despejar la zona en torno a la grieta de estuco de revestimiento.

Page 41: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

- Colocar boquillas de inyección cada 20 a 50 cm, dependiendo del

espesor del elemento a inyectar y de la abertura de la grieta,

fijándolas con una masilla epóxica.

- Colocar por la trascara boquillas de registro a lo menos cada 50 cm.

- Sellar la grieta entre boquillas con una masilla epóxica tixotrópica u

otro elemento, capaz de resistir la presión de inyección sin fugas.

- Inyectar a presión a través de las boquillas un sistema epóxico de

características adecuadas.

La inyección a presión puede realizarse mediante dispositivos de:

- Aire comprimido.

- Embolo a pistón.

- Equipos de inyección en punta.

Control de calidad

El adecuado resultado y comportamiento de una inyección epóxica se

comprueba generalmente mediante la extracción de testigos.

Estos testigos ensayados al hendimiento deben dar valores superiores

al 90% de los obtenidos en un testigo patrón, extraído en un lugar cercano al

punto de inyección en hormigón sano.

Por otra parte el control visual de la profundidad de penetración de la

resina epóxica en la fisura o grieta permite comprobar la eficiencia del

Page 42: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

sistema utilizado, en este aspecto generalmente se exige que la resina haya

penetrado a lo menos en un 80 a 90% de la grieta o fisura visible como

criterio de aceptación o rechazo del resto no utilizado.

La frecuencia de testigos necesaria para un control adecuado de la

calidad de inyección es del orden de 1 testigo cada 30 a 50 ml de grieta, con

un mínimo de 1 muestra por cada elemento a reparar.

Reparaciones Mediante Masillas o Mortero y Hormigones Epóxicos

Las masillas y morteros epóxicos se utilizan en las reparaciones

estructurales, fundamentalmente para reparar grietas, reemplazar

hormigones porosos o con nidos, recubrir enfierraduras y como adhesivo

para anclar refuerzos metálicos.

Como los morteros epóxicos se utilizan en muchas oportunidades en

volúmenes importantes, resulta necesario tener en cuenta para la elección

del sistema a utilizar las características de módulo elástico y coeficiente de

dilatación térmica señalados en 1.2.

Reparación de Grietas

El procedimiento se utiliza para reparar grietas en estructuras de

hormigón como alternativa al procedimiento de inyección. Ej.: grietas en

muros, unión albañilería-pilar, etc.

Page 43: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

La reparación consiste en picar la grieta en un ancho de 5 a 7 cm. y en

toda su profundidad y rellenar con mortero epóxico, colocado a mano, con

guantes, presionando el mortero en la cavidad.

Previo a la aplicación del mortero es necesario eliminar de la superficie

toda partícula suelta o de polvo e imprimar con un sistema epóxico del

mismo tipo pero sin carga.

En general para grietas que atraviesan todo el espesor del elemento

estructural la reparación se efectúa por una cara hasta la mitad del espesor,

repitiendo la reparación por la trascara a lo menos 24 horas después.

2. REPARACIONES EN BASE A CONGLOMERACIONES DE CEMENTO

Y ADICIONES

Morteros

Morteros Predosificados

Actualmente existen en el mercado una serie de morteros especiales,

fabricados en base a:

- Cemento de alta resistencia

- Arena silícea o de cuarzo de granulometría muy controlada

- Aditivos y adiciones que le confieren características especiales.

Page 44: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Los morteros predosificados tienen en general las siguientes

características:

- Altas resistencias

- Retracción hidráulica mínima y por lo tanto escasa o ninguna

tendencia a la fisuración.

- Trabajabilidad adecuada.

Las resistencias a 28 días normalmente varían entre 30 y 60 MPa.

Existe gran variación en el plazo de obtención de dichas resistencias y de

hecho existen morteros de alta, mediana y normal velocidad de

endurecimiento.

Respecto a la trabajabilidad, se encuentran en el mercado desde

morteros autonivelantes como los utilizados para Grouting hasta morteros de

reparación estructural de consistencia plástica seca.

En general existe una vasta gama de morteros predosificados, que

permiten cubrir todos los requerimientos que requieren las reparaciones

estructurales.

Morteros Tradicionales

También es posible utilizar para reparaciones estructurales morteros

dosificados en faena. Para la fabricación de estos morteros se deben tomar

en cuenta las siguientes precauciones:

Page 45: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

- Utilizar cemento Portland o con un mínimo de adiciones.

- Diseñar una dosificación cuya relación cemento-arena sea como

máximo 1: 3, utilizando arena silícea limpia, sin materias orgánicas o

arcillas y de una granulometría continua que cumpla con la Normas

INN.

- Utilizar los aditivos necesarios para obtener las características

deseadas, expansores y plastificantes y eventualmente adiciones de

cenizas volantes o micro sílice.

- Mezclar preferentemente en hormigonera y agregando agua hasta

una relación A/C no superior a 0,6.

Para el uso de mezclas o combinación de aditivos se debe consultar

previamente su compatibilidad con el fabricante.

Siguiendo las recomendaciones indicadas es perfectamente posible

obtener morteros de calidad adecuada para su empleo en reparaciones

estructurales. El mortero predosificado presenta sin duda ventajas tales

como:

- Uniformidad de calidad y características, propias de un proceso

industrial.

- Propiedades perfectamente definidas y controladas.

Reparaciones en Base a Morteros

Page 46: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

La reparación de grietas mediante morteros de cemento está limitada a

estructuras de albañilería o encuentros de albañilerías con hormigón.

El procedimiento de reparación consiste en:

- Picar la grieta por una de las caras del muro hasta la mitad del

espesor.

- Aplicar un puente de adherencia epóxico o acrílico, según el caso, y

rellenar con mortero.

- Repetir el tratamiento por la otra cara.

Inyección de Lechadas

En estructuras de albañilería maciza se ha utilizado con éxito la

inyección de lechadas de cemento.

El Departamento de Ingeniería de ENDESA ha estudiado y recomienda

para estas reparaciones, una lechada compuesta de cemento y arcilla en

proporción 1:1. También se ha utilizado lechadas con puzolana o arcillas

expansivas, como Caolín.

De acuerdo a experiencias realizadas los mejores resultados de

adherencia y facilidad de inyección se obtienen con una lechada compuesta

por:

Page 47: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

- 1 parte de cemento

- 1 parte de polvo impalpable de cuarzo.

- Expansor en la proporción indicada por el fabricante.

Aproximadamente 850 gramos, por saco de cemento.

- 0,10 a 0,20 partes de acrílico en emulsión, del mismo tipo utilizado

como puente de adherencia.

Estas lechadas se inyectan por un procedimientos similar al utilizado en

los sistemas epóxicos, pero de mayor capacidad y casi siempre provisto de

un homogenizador que evita la sedimentación.

Grapado de Grietas

El procedimiento de grapado se utiliza generalmente en estructuras de

albañilería o de hormigón sin armar, cuando la grieta se ha producido por

esfuerzo de corte.

La reparación consiste en :

- Reparar la grieta según lo indicado en 2.3.1 con mortero y puente de

adherencia, colocando previamente en el fondo de la grieta picada,

una barra de acero.

- Ranurar el muro en forma perpendicular a la grieta, cada 30 a 50 cm,

en un ancho de 5 cm y una profundidad de 7 cm.

Page 48: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

- Colocar en el fondo de cada ranura una barra de acero y rellenar con

un mortero, previa aplicación de un puente de adherencia epóxico, o

bien rellenar con un mortero epóxico. El diámetro del acero necesario

así como la longitud de grapado está definida por diseño. Sin

embargo normalmente se utilizan barras de un diámetro de 12 mm y

una longitud de grapado de 1 m, es decir 50 cm a cada lado de la

grieta.

- La barra central colocada en el fondo de la grieta, tiene por objeto

absorber esfuerzos en otras direcciones que la del grapado. Se

adjunta un esquema de grapado desarrollado por PROCRET Ltda.,

que ayuda a visualizar el procedimiento (Fig. 3)

Page 49: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Figura 3

Reparaciones en Base a Hormigones Especiales

La reparación mediante hormigones especiales se utiliza para reparar

nidos de piedra o en reparación de hormigones fracturados o defectuosos.

Page 50: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

El hormigón puede fabricarse en base a mortero predosificado más la

adición de grava en proporción 1:1 hasta 1:3 en peso, o bien como un

hormigón tradicional más la adición de plastificantes o fluidificantes y

expansores.

El procedimiento de reemplazo por medio de hormigones

convencionales más utilizado es el siguiente:

- Picar el hormigón poroso o dañado, circunscribiéndolo en una figura

de ángulos rectos.

- Colocar un molde provisto de un buzón de llenado (Fig. 4)

- Aplicar puente de adherencia epóxico o acrílico, según el caso, en la

superficie de contacto.

- Rellenar con un hormigón con adición de fluidificante y expansor.

Page 51: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Conclusión

El análisis efectuado en el presente trabajo de investigación permite

obtener las siguientes conclusiones:

La durabilidad del concreto está condicionada por sus constitutivos,

además de una cuidadosa selección del diseño, transporte, mezclado,

colocación, compactación y curado, y en forma determinante por las

condiciones de exposición a las cuales estará sometido durante su vida útil.

Actualmente se debe de procurar que los avances en la industria del

concreto, no se concentren solamente en el proceso de producción, su

colocación y metodología de construcción, orientándose fundamentalmente a

la resistencia del concreto, sino también que se profundice en el diseño de

mezcla y la durabilidad del concreto, de manera que disminuyan en gran

medida los ataques provocados por un ambiente agresivo en cualquier

circunstancia o medio que se presenten.

Para obtener durabilidad en las estructuras de concreto, es necesario

considerar todos los factores que intervienen en el proceso de planeación,

proyecto y ejecución, y posteriormente en el curso de su vida de servicio, con

requisitos mínimos que deben cumplirse en las diferentes etapas de este

proceso, con el fin de lograr estructuras de concreto duraderas. Recordemos

que la durabilidad de una estructura queda definida en la etapa de proyecto

(cuantías y recubrimientos mínimos, forma de la estructura, etc.). Es por ello

la importancia de un estudio a profundidad sobre la durabilidad del concreto.

Page 52: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Se sugiere un estudio amplio de los distintos lugares de extracción

específicamente de agregados gruesos con la finalidad de estudiar posibles

reacciones como por ejemplo: Álcali-sílice y Álcali-carbonato.

Se recomienda incluir dentro de la cátedra de tecnología del concreto

de la carrera de ingeniería civil, un mayor enfoque al estudio de la durabilidad

y de patologías del concreto, ya que éstos demandan un conocimiento sólido

para dar soluciones y recomendaciones a los problemas que ocasionan los

agentes químicos y físicos.

Page 53: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Bibliografía

Manual del Concreto Estructural (Publicación de SIDETUR)

http://www.parametro-sas.com/ED96.pdf

http://www.slideshare.net/SergioPap/patologia-del-concreto-causas-de-daos-en-el-concreto

http://www.slideshare.net/jhonysherrera/patologias-del-hormigon

http://www.asocem.org.pe/bivi/re/dt/cons/durabilidad_patologia.pdf

Page 54: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Anexos

Anexos N°1,2 y 3: Patólogos estudiando las enfermedades

Page 55: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Anexos N°4,5,6 y 7: Patologias originadas por reacciones químicas

Anexo N°8: Agrietamiento del Concreto

Page 56: Patologías Del Concreto Reforzado y Acero Estructural

Anexos N°9: Ensayos realizados en estructuras de concreto