Durabilidad del Concreto

Miguel Aricochea

Sika Perú S.A.

Miguel Aricochea

Sika Perú S.A.

• Las estructuras, como los seres humanos, pasan por varias etapas desde su creación, hasta que el deterioro se hace evidente

• No hay estructuras

eternas, pero existen técnicas modernas que nos permiten diseñar y construir estructuras durables

• Las estructuras, como los seres humanos, pasan por varias etapas desde su creación, hasta que el deterioro se hace evidente

• No hay estructuras

eternas, pero existen técnicas modernas que nos permiten diseñar y construir estructuras durables

IntroducciónIntroducción

DefiniciónDefinición

Durabilidad

El concepto moderno de durabilidad involucra la definición de la vida útil de la estructura

Vida útil Período durante el cual la estructura mantiene sus condiciones de servicio (seguridad, funcionalidad y aspecto estético), requiriendo sólo un mantenimiento preventivo sistemático.

DefiniciónDefinición

Vida útilSe acostumbra en nuestro medio definir la vida útil de servicio de acuerdo con la importancia de la estructura.

Generalmente, no se involucran las consideraciones de vida útil al diseñar, por lo tanto no hay suficiente motivación para estudiar el problema e introducir las especificaciones necesarias para lograr la meta..

Los Códigos y el tema de la durabilidadLos Códigos y el tema de la durabilidad

• El tema de la durabilidad ha sido dejado de

lado, por mucho tiempo, por los códigos

constructivos

– Incomprensión del problema

– Se conoce mucho de diseño y muy poco

de materiales

– Poco interés de dueños, diseñadores,

constructores y entes del gobierno.

Los Códigos y el tema de la durabilidadLos Códigos y el tema de la durabilidad

• Razones:

–Gran avalancha de información sobre el

tema (Seminarios, especializaciones,…)

–Muchas estructuras (30-40 años) están

mostrando ahora el deterioro

–Costosas rehabilitaciones en desarrollo

–Concesiones saben valorar la durabilidad

Hoy en día el tema de la durabilidad se está empezando a mirar de otro modo y está cobrando importancia en nuestro medio

Importancia económica y social del tema de la

durabilidad

La vida útil comprende 4 fases:

A: Período de proyecto y construcción

B: Iniciación del ataque, no se ha propagado el daño

C: El deterioro ha iniciado

D: Avanzada propagación del daño.

La vida útil comprende 4 fases:

A: Período de proyecto y construcción

B: Iniciación del ataque, no se ha propagado el daño

C: El deterioro ha iniciado

D: Avanzada propagación del daño.

Regla de los 5 de Sitter

Costo relativo de asegurar cierta vida útil de una estructura de concreto reforzado

Costos relativos de vida útilA: Buena práctica $ 1B: Mantenimiento preventivo $ 5C: Reparación y mantenimiento $ 25D: Rehabilitación $ 125

Costos relativos de vida útilA: Buena práctica $ 1B: Mantenimiento preventivo $ 5C: Reparación y mantenimiento $ 25D: Rehabilitación $ 125

Durabilidad del concreto reforzadoDurabilidad del concreto reforzado

En vista de que:

• El concreto aumenta su resistencia con el tiempo

• El acero mantiene el nivel de resistencia original

En vista de que:

• El concreto aumenta su resistencia con el tiempo

• El acero mantiene el nivel de resistencia original

LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO DEBERÍAN SER ETERNAS !

Durabilidad del concreto reforzadoDurabilidad del concreto reforzado

LA EXPERIENCIA DIARIA NOS DEMUESTRA LO CONTRARIO.

Cada vez es más frecuente tener que enfrentarse con estructuras que se han deteriorado por diversas causas.

LA EXPERIENCIA DIARIA NOS DEMUESTRA LO CONTRARIO.

Cada vez es más frecuente tener que enfrentarse con estructuras que se han deteriorado por diversas causas.

Muchas estructuras están agotando su vida útil de servicio!

Factores que afectan la durabilidad (CEB)Factores que afectan la durabilidad (CEB)

Resistencia

Seguridad

Cálculo Materiales

Ejecución

CuradoExposición

en servicio

Estructura interna del concreto

Mecanismos de transporte Agresores del medio

Comportamiento de la Estructura

Deterioro concreto

Físico Químico y Biológico

Deterioro acero

Corrosión

Condición superficial

Aspecto

Rigidez

Funcionalidad

Estructura interna del concretoEstructura interna del concreto

Cálculo

Estructural•Dimensiones

•Forma

Cálculo

Estructural•Dimensiones

•Forma

Red poros•Tamaño

•Distribución

Materiales•Concreto•Refuerzo

Materiales•Concreto•Refuerzo

Ejecución•Mano obra

•Sistema Constructivo

Ejecución•Mano obra

•Sistema Constructivo

Curado•Tipo

•Duración

Curado•Tipo

•Duración

La estructura de poros del concreto definirá la velocidad de ingreso de las sustancias perjudiciales

Principales elementos de la DurabilidadPrincipales elementos de la Durabilidad

• Calor

• Humedad

•Sustancias químicas

MECANISMOS DE TRANSPORTE

Agresores del medio

Comportamiento de la Estructura

Intercambio con el exterior

Microclima

Estructura de poros

Concepto moderno de Durabilidad Concepto moderno de Durabilidad

• Clasificar la agresividad del medio ambiente que rodea la estructura

• Definir la vida útil

• Hacer uso de los modelos de deterioro existentes

• Definir de la resistencia del concreto al deterioro

Existen pruebas mundiales de efectividad

Aspectos clavesAgresores

potencialesModelar la

situación para la vida útil

requeridaDiseñar un concreto que resista el ataque

FábricasFábricas


Regla # 1 - Clasificar agresividadClase de agresividad Agresividad Riesgo de deterioro de la estructura

I

II

III

IV

Débil

Media

Fuerte

Muy fuerte

Insignificante

Pequeño

Grande

Elevado

Regla # 2 – Definir el peligro potencial


Ataques típicos al aceroAtaques típicos al acero

Ataque mecánicoAtaque mecánico

Ataques típicos al concretoAtaques típicos al concreto

Temperatura servicioTemperatura servicio

Problemas de permeabilidadProblemas de permeabilidad

•Acero–Resistencia prácticamente

definida al salir de fábrica

–Características mecánicas

estables en el tiempo

–Muy buena adherencia al

concreto (garantiza

transmisión de esfuerzos)

Corrosion del RefuerzoCorrosion del Refuerzo

La corrosión es el problema más frecuente y más grave al que se enfrenta el refuerzo y tal vez la causa más importante del deterioro de las estructuras de concreto reforzado.

Despasivación del refuerzoDespasivación del refuerzo

pH <10

pH >10

Carbonatación

Cloruros

Corrosión generalizada

Corrosión por picado

En presencia de agua y oxígeno

Clasificacion del Ambiente por durabilidad del refuerzo

Clase de Macroclima Microclima Gas carbónico CO2 Cloruros Cl-

agresividad en el ambiente en el ambiente

I

II

III

IV

Atmósfera rural

Atmósfera urbana

Atmósfera marina o Industrial

Polos industriales

Humedad relativa < 60%Interiores secos

Humedad relativa de 60 a 95%

Humedad relativa = 100%Elementos sumergidos

Humedad relativaDe 65 a 98%

Zonas húmedas industriales

< 0,3 %

< 0,3 %

> 0,3 %

> 0,3 %

< 200 mg / l

< 500 mg / l

> 500 mg / l

> 500 mg / l

Clasificación del Concreto frente al riesgo de deterioro por corrosión

Inhibidores de corrosión

Inhibidores de corrosión Reductores de aguaReductores de agua

Incorporadores de aireIncorporadores de aire

Clase de Nivel de Máxima Deterioro por Deterioro porconcreto resistencia relac. a/c carbonatación ataque de cloruros

% de adición % de adición

Durable

Resistente

Normal

Atacable

> 50 Mpa

35 - 45 Mpa

25 - 30 Mpa

10 - 20 MPa

< 0,38

0,38 a 0,50

0,50 a 0,62

Mayor a 0,62

< 10% de puzolana microsílica o escoria

< 10% de puzolana, microsílica o escoria< 15% de escoria de

alto horno

Cualquiera

Cualquiera

> 20% de puzolana o microsílica

> 65 de escoria de alto horno


> 35% de escoria de alto horno

Cualquiera

Cualquiera

Agresores típicos del concreto


•Agua de mar (sulfatos)

•Reactividad álcali-agregado

•Agua de mar (sulfatos)

•Reactividad álcali-agregado

Disolución de la pasta de cemento•Aguas puras

•Ataque de ácidos•Lácteos y azúcares•Erosión/ Abrasión

Disolución de la pasta de cemento•Aguas puras

•Ataque de ácidos•Lácteos y azúcares•Erosión/ Abrasión

ExpansiónExpansión

Incendio

•Aguas residuales.•Fertilizantes•Ataque biológico

•Aguas residuales.•Fertilizantes•Ataque biológico

OtrosOtros


Clasificar la agresividad del ambiente por durabilidad del concretoClasificar la agresividad del ambiente por durabilidad del concreto

Clase de pH CO2 Amoníaco Magnesio Mg2+ Sulfato SO42- Sólidos disueltosAgresividad agresivo mg/l N/H4+ mg/l mg/l mg/l mg/l

I

II

III

IV

> 6,0

5,0 - 5,9

5,0 - 4,5

< 4,5

< 20

20 - 30

30 - 100

> 100

< 150

150 - 250

250 - 500

> 500

< 100

100 - 150

150 - 250

> 250

< 400

400 - 700

700 - 1500

> 1500

> 150

150 - 50

< 50

< 50


Clasificar el concreto frente al riesgo de deterioro por expansiónClasificar el concreto frente al riesgo de deterioro por expansión

Clase de Nivel de Deterioro por Expansión Deterioro por lixiviaciónconcreto resistencia

Durable

Resistente

Normal

Atacable

> 50 Mpa

35 - 45 Mpa

25 - 30 Mpa

10 - 20 MPa

< 5%

< 5%

< 8%

Cualquiera

< 20% de puzolana microsílica


< 10% de puzolana o microsílica

< 35% de escoria de alto horno

Cualquiera

Cualquiera


> 65 de escoria de alto horno



Cualquiera

Cualquiera

en el cemento anhidro Porcentaje de adición Porcentaje de adiciónContenido de C3A

MicrosílicaCemento adicionado

Origen de la porosidad en el concretoOrigen de la porosidad en el concreto

Consistencia Colocación

compactación Calidad del concreto

Recubrimiento

a/c : 0,4 0,5 0,6 0,7

Relación agua/cemento vs porosidadRelación agua/cemento vs porosidad

PorosidadPermeabilidadA mayor relación

agua/cemento

Mayor:

•Exudación

•Retracción

•Porosidad

•Permeabilidad

Mayor:

•Exudación

•Retracción

•Porosidad

•Permeabilidad

Menor:

•Resistencia

•Durabilidad

Menor:

•Resistencia

•Durabilidad

Control de la relación agua/cemento

Importancia del uso de los reductores de agua

Cemento AditivoReducción de agua % a/c

Agua de amasado

Agua de hidratación

Agua libre

Diferencia %

300 sin aditivo 0 0,6 180 90 90 0

300 Plastificante 12 0,528 158 90 68,4 24

300Super-plastificante 25 0,396 119 90 28,8 58

Reducir agua es la forma más fácil y económica de mejorar la calidad del concreto!


Regla # 3 – Definir vida útil de la estructuraRegla # 3 – Definir vida útil de la estructura

Período de iniciaciónPeríodo de iniciación Vida útil de proyectoVida útil de proyecto

Señales de deterioroSeñales de deterioro Vida útil de servicioVida útil de servicio

Ruptura / colapsoRuptura / colapso Vida útil últimaVida útil última

Vida útil residualVida útil residualLuego de una evaluación

Luego de una evaluación

Relación agua/cemento

Consistencia

Espesor de recubrimiento

Relación agua/cemento

Consistencia

Espesor de recubrimiento


Regla # 4 – Especificar bienRegla # 4 – Especificar bien

Por el lado del cemento:

Tipo y cuantía mínima

% adición

% C3A

Por el lado del cemento:

Tipo y cuantía mínima

% adición

% C3A

Curado:Tipo y duración

Curado:Tipo y duración

Necesidad de un recubrimiento protector

Necesidad de un recubrimiento protector

Por el lado del concreto

Permeabilidad

Absorción capilar

Control de la Corrosión Control de la Corrosión

Recubrir el concretoRecubrir el concreto

Reducir agua

Incrementar el recubrimiento

inhibidor de corrosión

Incorporar aire

Reducción capilaresReducción capilares

ImpermeabilizarImpermeabilizar

Pasivar el aceroPasivar el acero

Retardar el ataqueRetardar el ataque

- Cemento Tipo I- Dosis adecuada de microsilica

- Cemento Tipo I- Dosis adecuada de microsilica


Expansión - Ataque de sulfatosExpansión - Ataque de sulfatosManejo usual Cemento Tipo V

ProblemaBajas resistencias iniciales

Manejo usual Cemento Tipo V

ProblemaBajas resistencias iniciales

Manejo actualManejo actual

Foto de sulfatosFoto de sulfatosCemento Tipo I +

Microsílica

5%

7%

9%

•Forma

•Consistencia del concreto

•Tipo de colocación

•Compactación

•Curado

•Forma

•Consistencia del concreto

•Tipo de colocación

•Compactación

•Curado


Regla # 5 – Cuidar otras características de la estructura

Todas acciones en obra !

Todas acciones en obra !


Forma y detalles constructivosForma y detalles constructivos

Evitar aristas vivas Impedir depósitos

de agua o lodos Manejo adecuado

de juntas Si no es posible... Recubrir

Evitar aristas vivas Impedir depósitos

de agua o lodos Manejo adecuado

de juntas Si no es posible... Recubrir


Colocación y Compactación exigentesColocación y Compactación exigentes Consistencia del

concreto Equipo de

colocación

adecuado Experiencia Vibrado

adecuado

Consistencia del

concreto Equipo de

colocación

adecuado Experiencia Vibrado

adecuado


CuradoCurado

Porcentajef’c 28 dias

28 dias 100%

7 dias 95%

3 dias 77%

0 dias 52%

DuraciónCurado Efecto de la deficiencia

de humedad interna en el desarrollo de la

resistencia a compresión del concreto

Efecto de la deficiencia de humedad interna en el

desarrollo de la resistencia a compresión

del concreto

Tiempo de curado y relación con la resistencia a compresiónTiempo de curado y relación con la resistencia a compresión

Compuestos de curadoCompuestos de curado

Importancia de la piel del concretoImportancia de la piel del concreto

Piel del concretoPiel del

concreto

Temperatura

Humedad

Temperatura

Humedad

Agresores del

medio

Agresores del

medio

Condiciones de servicio

Condiciones de servicio

CO2

Cloruros Sulfatos Nitritos

CO2

Cloruros Sulfatos Nitritos

La calidad de la piel del concreto será fundamental para la vida en servicio de la estructuraLa calidad de la piel del concreto será fundamental para la vida en servicio de la estructura

Regla #6. Controlar el fisuramiento•Curar oportunamente

•Recubrimiento adecuado

•Cuantía de armadura correcta

•Pensar en las juntas y diseñarlas

CO2 Agua

Cloruros Sulfatos

Las fisuras son el punto de ingreso de los agresores del medio y de la humedad

Las fisuras son el punto de ingreso de los agresores del medio y de la humedad

Agresores del

medio

Agresores del

medio

PermeabilidaPermeabilidad d

CorrosiónCorrosión

EstéticaEstética

EstabilidadEstabilidad

•Debe controlarse su número

•Hay que tratarlas (sello)


Regla # 7 – MantenimientoRegla # 7 – Mantenimiento

Incluir el mantenimiento dentro de las fases de proyecto

Apropiar partidas Definir calidad y

durabilidad de los materiales de reparación

Incluir el mantenimiento dentro de las fases de proyecto

Apropiar partidas Definir calidad y

durabilidad de los materiales de reparación

Recordar la regla de los 5

Rehabilitación de EstructurasRehabilitación de Estructuras

•La rehabilitación de una estructura de concreto reforzado deteriorada es un proceso que involucra para el constructor desafíos muy diferentes a los que se experimentan en el campo de la construcción de estructuras nuevas

•La rehabilitación de una estructura de concreto reforzado deteriorada es un proceso que involucra para el constructor desafíos muy diferentes a los que se experimentan en el campo de la construcción de estructuras nuevas

Rehabilitar cuesta tiempo y dinero!


Regla # 8 – Impulsar un sistema de Gestión de Estructuras durablesRegla # 8 – Impulsar un sistema de Gestión de Estructuras durables

•Convencer a los entes estatales de que favorecer la cotización más baja atenta contra la calidad

•Promover el diseño de estructuras durables como un deber social en un país en desarrollo

•Impulsar el establecimiento de programas de mantenimiento preventivo. para no seguir interviniendo estructuras próximas a colapsar.

•Introducir el tema de la durabilidad en el pensum de las carreras afines con la construcción.

Documents

Durabilidad del Concreto