DURABILIDAD
LIXIVIACIN
LIXIVIACIN
DEFINICIN: La lixiviacin es un proceso en el cual se extrae uno o varios solutos
de un slido, mediante la utilizacin de un
disolvente liquido. Ambas fases entran en
contacto ntimo y el soluto o los solutos
pueden difundirse desde el slido a la fase
lquida, lo que produce una separacin de
los componentes originales del slido.
LIXIVIACIN
DEFINICIN: Proceso mediante el cual un lquido, al penetrar a travs de un
material, disuelve y extrae las substancias
solubles que dicho material contiene,
dando como resultado el incremento de la
porosidad del material, afectando las
propiedades de este.
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE
CALCIO
FORMACIN:
2 C3S + 6H -------C3S2H3 + 3 Ca(OH)
Silicatos Agua Silicatos de portlandita
calcio
hidratados
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE
CALCIO
La posibilidad de que el agua externa penetre hasta estos cristales para
disolverlos depende de:
La presin con que acta.
La permeabilidad del concreto.
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE
CALCIO
El riesgo de que el concreto sufra deterioro por efecto de la lixiviacin del
hidrxido de calcio se acrecienta en las
siguientes condiciones:
La presin hidrulica sea ms alta.
El concreto sea ms permeable.
El agua posea mayor poder de disolucin.
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE CALCIO
PROCESO DE DETERIORO: 1.- Durante la saturacin el agua penetra
en los poros superficiales del concreto disolviendo el hidrxido de calcio.
2.- Durante el secado el flujo se invierte el agua con el hidrxido de calcio disuelto retorna a la superficie
3.- El Ca(OH) expuesto reacciona con el bixido de carbono (CO2) atmosfrico y forma carbonato de calcio Ca(CO)3 que es insoluble en el agua y queda depositado en la superficie del concreto, como un polvo blanco.
4.- Este proceso tiene doble efecto que impulsa la corrosin del acero
A- Al incrementar la porosidad se facilita el acceso al agua y aire
B- disminuye la alcalinidad del concreto , deteriorando el estado de pasivacin.
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE CALCIO
PROCESO DE DETERIORO:
Este proceso deteriorante se intensifica cuando:
El concreto de recubrimiento se manifiesta ms
permeable.
Cuando el agua de contacto es muy disolvente por su
bajo contenido de sales
disueltas, o si tiene un alto
contenido de CO2 disuelto.
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE CALCIO
MEDIDAS DE PREVENCIN
1.- Preparar un concreto impermeable
2.- Aplicar un tratamiento superficial al concreto expuesto para restringir la
penetracin del agua externa
3.- Emplear una puzolana o un cemento puzolnico que sea eficaz para reaccionar
con el hidrxido de calcio a fin de
convertirlo en un compuesto insoluble en el
agua
LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE CALCIO
MEDIDAS DE PREVENCIN
- Adicionalmente a lo indicado es necesario
atender lo siguiente:
- 1.- Seleccionar una relacin agua/cemento baja
en el diseo de mezclas
- 2.- En el proyecto estructural considerar
adecuadamente la localizacin de las juntas para
evitar los agrietamientos por cambios
volumtricos
- 3.- En el proceso constructivo desarrollar
estrictamente lo planificado .
DURABILIDAD
REACCION ALCALI-AGREGADO
REACCION ALCALI-AGREGADO
DEFINICIN.- La reaccin lcali-agregado una reaccin producida por los lcalis del
cemento y material reactivo que poseen
algunos agregados
Esta reaccin deteriora el concreto inicindose el proceso internamente por lo que este
proceso no tiene compostura definitiva
REACCION ALCALI-AGREGADO
Tabla : Minerales, rocas y materiales sintticos que pueden ser potencialmente reactivos con los lcalis del cemento.
Reaccin lcali slice Reaccin lcali - carbonato ___________________________________________________________________ Andesitas Pizarras opalinas Dolomitas calcticas Argillitas Filitas Calizas dolomticas Ciertas calizas y dolomitas Cuarcita Dolomitas de grano fino Calcedonia Cuarzosa Cristobalita Riolitas Dacita Esquistos Vidrio volcnico Pizarras silicias y ciertas otras formas de cuarzo Gneiss grantico Vidrio siliceo, sinttico y natural palo Tridimita
REACCION ALCALI-AGREGADO
Condiciones para que se produzca la Reaccin lcali-Agregado
1.- Presencia Humedad
2.- Agregados con suficiente cantidad de
mineral potencialmente reactivo
3.- Suficiente cantidad de lcalis disponibles
en la solucin de poros en el concreto.
Si cualquiera de estas tres condiciones no se
cumple, la reaccin no se produce
- ACCIONES QUIMICAS
INTERNAS
Dentro la reaccin lcali-agregado se conoce dos mecanismos que se
diferencian fuertemente por el tipo de
agregado utilizado y por la velocidad de
deterioro
- Reaccin lcali-Slice
- Reaccin lcali Carbonato
- Reaccin lcali - Silicato
REACCIN ALCALI-
AGREGADO
CEMENTO CON ALTO CONTENIDO DE Na2O y K2O
Rocas y minerales con silice reactiva
Calizas dolomticas arcillosa
Rocas de silicato con estructura foliada
REACCION ALCALI - SILICE
REACCION ALCALI - CARBONATO
REACCION ALCALI SILICATO
REACCIN ALCALI-AGREGADO
Tambin se debe tener en cuenta que la sola presencia de algunas rocas identificadas petrogrficamente como potencialmente reactivas con los lcalis, dentro de un conjunto de partculas de agregados, no es suficiente para clasificar al conjunto como efectivamente reactivo, porque depende de la naturaleza y proporcin de dichas rocas y de los minerales que contiene.
- ACCIONES QUIMICAS
INTERNAS
- Reaccin lcali-Slice
Producida por el lcalis y la slice amorfa
presentes en algunos agregados que resulta
bastante lenta ya que generalmente se
manifiesta luego de 5 a 15 aos
- Reaccin lcali Carbonato: Producida entre los lcalis presentes en la solucin de poros y
algunos compuestos carbnicos que forman
parte de ciertos agregados calizas o
dolomticos. En este caso la reaccin suele ser
bastante rpida manifestndose luego de
algunos meses
- ACCIONES QUIMICAS
INTERNAS
Reactividad de la solucin de poro.-
En una pasta de cemento hidratada en estado hmedo, el fluido que normalmente
ocupa los poros es una solucin altamente
bsica (pH > 12) cuyo carcter se lo da
la gran proporcin de hidrxido que
contiene.
- ACCIONES QUIMICAS
INTERNAS
Entre estos hidrxidos los ms importantes son los de sodio y potasio,
que corresponden al grupo de los
llamados metales alcalinos, por este
motivo al referirse al grado de alcalinidad
de la solucin de poro, constantemente se
hace referencia a la concentracin de
hidrxidos de sodio y de potasio (NaOH y
KOH) que posee.
Del cemento provienen esencialmente, los hidrxidos de sodio y de potasio del fluido
que ocupa los poros del concreto
endurecido, pero eventualmente puede
ocurrir aportaciones de parte de algunos
agregados, el agua de mezcla y ciertos
aditivos minerales y qumicos.
El contenido de lcalis totales del cemento portland generalmente flucta entre 0,2 y 1,5 por ciento, aproximadamente.
Cuando el contenido de lcalis totales del cemento portland es inferior a 0,60 por ciento, de acuerdo a experimentos, se determin que el riesgo de una reaccin deletrea con agregados reactivos prcticamente se elimina.
. Estado de humedad del concreto.-
Para que alcancen grado detrimental las expansiones debidas a una reaccin lcali-
agregado, una condicin necesaria es que
exista suficiente humedad interna en el
concreto, no solamente para asegurar la
presencia de la solucin de poro, sino para
proveer el agua que necesitan los productos de
la reaccin para crear expansin.
REACCION ALCALI-AGREGADO
REACTIVIDAD DE LOS AGREGADOS
El nico caso en que puede desecharse totalmente el riesgo de que ocurra una reaccin lcali agregado en grado deletreo es cuando los agregados son inocuos.
Cuando se tiene indicios de que los agregados son potencialmente reactivos y que stos agregados estarn en contacto permanente o frecuente con la Humedad, se recomienda el anlisis de stos.
DURABILIDAD
INTEMPERISMO Y
ENVEJECIMIENTO DEL
CONCRETO
INTEMPERISMO
Cuando hablamos de Intemperismo hablamos de acciones deteriorantes
derivadas de las condiciones atmosfricas
a que se halla expuesta una estructura de
concreto en su vida util.
Pueden ser:
Fsico
Qumicos
INTEMPERISMO
Fsico:
Congelacin de agua interna
Cambios volumtricos inducidos por las variaciones de humedad y temperatura, y los efectos erosivos del agua y el viento
Qumicos: Lixiviacin. La carbonatacin y el ataque de sustancias contaminantes contenidas en el aire atmosfrico y en las aguas pluviales
AIRE ATMOSFRICO
El aire atmosfrico se compone normalmente de 78% de Nitrgeno
21% de oxgeno y 1% de diversos gases, entre los que se cuenta el bixido de carbono CO2.
Ninguno de estos gases en proporciones normales causa dao al concreto
Sin embargo existe situaciones en que el aire se contamina con sustancias ajenas a su composicin natural
AIRE ATMOSFRICO
PRINCIPALES AGENTES PERJUDICIALES AL CONCRETO:
- Emanaciones de Bixido de carbono CO2 procedente de procesos de combustin
- Cloruros originados del agua de mar que se encuentran en suspensin en el aire martimo
- Sustancias qumicas y gases de diversa naturaleza que son descargados a la atmsfera a travs de chimeneas de las instalaciones fabriles industriales
AIRE ATMOSFRICO
BIXIDO DE CARBONO
El aire atmosfrico de las zonas rurales presenta normalmente un contenido de CO2 de 0.03 por ciento en volumen
En zonas urbanas
particularmente en zonas
industriales el contenido de
este elemento se incrementa
hasta en diez veces
AIRE ATMOSFRICO
BIXIDO DE CARBONO El efecto perjudicial
del CO2 sobre las
estructuras deriva de
su reaccin con el
hidrxido de calcio,
con lo que disminuye
la alcalinidad
reducindose la
eficacia para dar
proteccin al acero
AIRE ATMOSFERICO
CLORUROS EN AIRE MARITIMO
Hay ocasiones en que el ambiente martimo en contacto con las superficies de concreto presenta contenidos altos de cloruros como 0.20 mg de cloruro de sodio por cm2 de superficie expuesta, convirtindose en un medio de alto riesgo para la corrosin del acero de refuerzo de las estructuras .
AIRE ATMOSFERICO
CLORUROS EN AIRE MARITIMO GRADOS DE SEVERIDAD: 1.- (1) = seco y con temperatura moderada 2.- (2) = Hmedo y con temperatura moderada 3.- (3) = Hmedo y con temperatura de 60C o ms 4.- (4) = Humedecimiento y secado alternados, con
temperatura moderada
5.- (5) = Humedecimiento y secado alternados, con temperaturas de 60, o ms
AIRE ATMOSFERICO
CLORUROS EN AIRE MARITIMO RECOMENDACIONES: Es recomendable que el diseo de mezclas de
concreto sea por durabilidad esto es una relacin a/c de 0.4 a 0.45
Un recubrimiento adecuado del concreto Revestimiento superficial de la estructura, en
ambientes severos.
PRECIPITACIN PLUVIAL
Se puede pensar que el agua proveniente de las precipitaciones pluviales est libre de impurezas sin embargo esto no es as, ya que al atravesar el ambiente atmosfrico se contamina con substancias ajenas a la composicin natural del aire que este puede contener, con lo cual antes de tomar contacto con la superficie terrestre, el agua de lluvia ya exhibe una cierta contaminacin
PRECIPITACIN PLUVIAL
El grado ofensivo que el agua de lluvia pueda exhibir como medio de contacto
con el concreto depende de la zona,
tendiendo a incrementarse en el siguiente
orden: Rural
Urbana poco poblada
Urbana densamente poblada o industrial
PRECIPITACIN PLUVIAL
El agua de lluvia de las zonas rurales y urbanas poco pobladas es inofensiva
El agua de lluvia que se precipita en zonas densamente pobladas o industriales, si es perjudicial.
Frecuentemente ocurre que en estos centros industriales existe la presencia de anhdrido sulfuroso o gas sulfuroso, que en contacto con el agua de lluvia se forma el cido sulfuroso
SO2 + H2O ----SO3H2
Adems de la diversidad de sustancias qumicas que existen en el aire atmosfrico en las zonas industriales, generalmente en los grandes centros de poblacin tambin se encuentra el anhdrido sulfuroso o gas sulfuroso (SO2) proveniente de los escapes de los motores de combustin interna de los vehculos y de otros procesos de combustin
PRECIPITACIN PLUVIAL
En presencia de alta concentracin de SO2 en el ambiente atmosfrico, el agua de lluvia adquiere carcter cido Lluvia cida con un pH qu en casos extremos puede ser tan bajo como 3, convirtiendose en un medio de contacto agresivo para las estructuras, incrementndose el riesgo de corrosin
Aunque este proceso de deterioro no evoluciona con rapidez, a la larga
constituye un factor significativo para el
envejecimiento prematuro por
intemperizacin de las estructuras de
concreto que prestan servicio en las
grandes ciudades.
LA LLUVIA ACIDA EN EL CONCRETO
El acceso del agua de la lluvia cida y del oxgeno disuelto a travs del concreto por grietas y hendiduras permite alcanzar al acero, que de otra manera sera poco susceptible a la corrosin severa.
PRECIPITACIN PLUVIAL
MEDIDAS DE PREVENCIN
1.- Baja relacin agua /cemento
2.- Incrementar el espesor del recubrimiento
3.- Suministrar a la estructura recin colada un buen curado.
4.- Utilizar aditivos capaces de reducir la velocidad de carbonatacin y de penetracin
PASO DEL TIEMPO
Las estructuras de concreto tambin envejecen, y hoy sabemos que no son eternas, pues tienen una vida finita, y que en mayor o menor proporcin su vigencia est en funcin de los mltiples factores que les afectan cotidianamente.
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
ATAQUE DE SUSTANCIAS ACIDAS
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
Debido al carcter alcalino de la pasta de cemento hidratada, cuando esta en contacto
con una sustancia cida reacciona con ella y
tiende a neutralizarla , dando como resultado las
sales clcicas que son solubles en el agua. Los
silicatos de calcio hidratados cuyos atributos son
su insolubilidad y resistencia, son solubilizados
por el cido perdiendo de este modo coherencia
y tiende a desintegrarse.
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
La intensidad con que una sustancia cida causa deterioro al concreto endurecido,
depende del grado de solubilidad en agua
de las sales que se forman como
consecuencia de la reaccin
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
Acidos que atacan al concreto:
1.- cido clorhdrico sumamente agresivo
cloruro de calcio
2.- cido sulfrico de mediana agresividad
sulfato de calcio.
3.- cido Hmico se encuentra en suelos
humato clcico
4.- cido Oxlico
Oxalato clcico
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
PREVENCIN
1.- Evitar el contacto directo entre concreto y cido
a) aplicacin de una barrera de
proteccin (en la superficie interior de
tubera)
2.- Inhibiendo la formacin del cido y/o acumulacin de dicha superficie
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
PREVENCIN
Existen dos modos posible para inhibir la formacin del cido
- Operar el drenaje a tubo lleno
- proveer en las lneas de conduccin de aguas residuales con una ventilacin
eficiente
ATAQUE DE SUSTANCIAS
ACIDAS
PREVENCIN
Existen dos modos posible para inhibir la formacin del cido
- Operar el drenaje a tubo lleno
- Proveer en las lneas de conduccin de aguas residuales con una ventilacin
eficiente
El concreto de cemento portland no resiste bien los cidos. Sin embargo, la velocidad con que stos destruyen el concreto depende de:
la resistencia a los cidos y su concentracin,
la temperatura de la solucin de cido,
las condiciones de exposicin soluciones cidas estticas o movibles, y
la solubilidad de productos reactivos.
Drenaje profundo de la ciudad de
Mxico (Notimex).
Imagen del interior de un drenaje.
Concreto lanzado aplicado a un tnel
.
El concreto lanzado es un material de construccin slido y durable,
nico en su forma de colocacin por la posibilidad de aplicarse tanto
en superficies verticales como sobrecabeza
Todo tipo de agregado utilizado, tanto grava como arena en el
concreto para la infraestructura hidrulica, debe ser de basalto
(resistente al ataque cido), evitndose agregados como la grava
triturada que se constituye principalmente por piedra caliza, muy
susceptible al ataque cido.
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