1 introducción a la rehabilitación

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t1

Advanced Concrete Repair

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Corporate Source: Advanced Training Concrete Repair Version: March / 2011

El concreto es usado para construir grandes estructruas

Torres Petronas2004

450 m Acero: 11,000 ton

Concreto: 80,000 m3

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Con frecuencia debe lidiar con ambientes agresivos

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Las estructuras de concreto tarde o temprano tienen que ser rehabilitadas

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Producción mundial de cemento 2009

3.0 billion tons3.0 billion tons

Source: Cembureau

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Demanda global de cemento

Tonn

es 1

,000

M

illio

n

20 12

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Illustration of World Concrete Production

Cemento a 2009 - 3,000,000,000 ton

Con un promedio en el concreto de ~300 kg/m3

= 900,000,000 m3 mortero/concreto por año

Torres petronas ~80,000m3 concreto

Es equivalente a ~5,600 Petronas por año

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Razones para usar concreto

1. Estructuralmente eficiente

2. Buena resistencia

3. Versatilidad de formas

4. Resistente al fuego

5. Térmicamente eficiente

6. Acústicamente adecuado

7. Económico

8. Brinda seguridad

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Razón 9. No interfiere con Wi-fi

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Tipo de daño?, Causa ?

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Reparar una muela es similar a reparar el concreto

Con el dentista

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Step 2

Ste

p 3Step 4

Step 5

Pasos con el Dentista

Revisión visual

Investigación adicionalej. Rayos X ?

Opciones ej. extraer, rellenar, limpiar ?

Selección de la reparación ej. Amalgama de plata, oro, compuesto?

Manteniemiento futuro ej. limpieza regular

Step

1

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Step 2

Ste

p 3Step 4

Step 5

5 Etapas en Reparaciones

Evaluación de la estructura

Diagnóstico del deterioro

Opciones y objetivos de la reparación

Selección y ejecución

Mantenimiento futuro

Step

1

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Evaluación del concreto

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Step 2

Ste

p 3Step 4

Step 5







Step

1

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Tres objetivos

Identificar la causa

Determinar el efecto

Pronosticar las consecuencias

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Contenido de la evaluación

Revisar el pasado, presente & futuro uso

Inspección visual

Pruebas no destructivas

Pruebas destructivas

Análisis del laboratorio

1

2

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Parte 1 – Inspección visual

Influencias ambientales

Influencias de servicio

Daños visuales

Observar lo obvio

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Inspección visual

Desprendimientos

Decoloración

Manchas de humedad

Eflorescencias

Grietas

Oquedades

Textura de la superficie

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Parte 2 – Inspección detallada

1. Propiedades mecánicasi. Dureza superficial

ii.Prueba Windsor iii.Núcleos de concretoiv.Resistencia a tensión superficialv.Velocidad de pulso ultrasónico

2. Propiedades químicas3. Propiedades físicas

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i. Esclerómetro

• Determina la dureza de la superficie

• Muestra la uniformidad general

• Identifica potenciales problemas

• No determina la resistencia a compresión

EN 12504

ASTM C805

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t30


i. Sondeo acústico

Golpeteo de la superficie del concreto para determinar la presencia de delaminaciones o irregularidades

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ii. Prueba de Winsor

Puede dar un resultado aproximado de la resistencia a compresión

Pistola

Punta de penetración

Aparato de medida

e.g. ASTM C803

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iii. Extracción de núcleos

Cilindros extraídos del concreto para determinar resistencia a compresión, tensión, densidad, módulo elático, etc.

e.g. EN 12390-1

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Resistencia y módulo a compresión e.g. EN 12504-1 ASTM C39 / C42

e.g. ASTM C469 ISO 6784

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Prueba de profundidad de carbonatación

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iv. Resistencia superficial a tensión

Prueba de Pull Off Nos indica la calidad de la superficie

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v. Ultrasonido

Transmite una onda de frecuencia conocida a través de un transmisor y un receptor

La velocidad de onda es un indicador de la calidad del concreto

e.g. EN 12504-2

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t37


•Uniformidad del concreto•Presencia de oquedades, grietas, irregularidades.•Espesor de un elemento•Monitoreo de reparaciones

Ultrasonido

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1. Propiedades mecánicas

2. Propiedades físicasvi. Medición de profundidad del

recubrimientovii. Prueba de permeabilidad viii. Prueba de difusión ix. Prueba de absorción

3. Propiedades químicas

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vi. Medición de profundidad del recubrimiento

Procedimiento sencillo mediante uso de imanes

Puede medir la ubicación y profundida del acero de refuerzo. En algunos casos el diámetro.

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Ferroscan

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Ferroscan

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vii. Permeabilidad del concreto

Determine la permeabilidad de la superficie del concreto

Celda de vacío

Celda de vacío

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t43


viii. Prueba de difusión

Determina la absorción inicial de la superficie del concreto

Tasa de flujo de agua dentro de la superficie del concreto sujeta a una columna constante de agua de 200 mm

e.g. BS 1881-208

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ix. Prueba de absorción

Mide la profundidad de penetración de agua después de 3 días a 5 bar de presión

e.g. DIN 1045

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t45



1. Pruebas mecánicas

2. Pruebas físicas

3. Pruebas químicasx.Prueba de carbonataciónxi.Prueba de contenido de clorurosxii.Exámen petrográficoxiii.Potenciales con media celda (Corrosión)xiv.Polarización lineal (Corrosión)

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x. Prueba de carbonatación

Indicador de ph entinta el área que no está carbonatada

e.g. EN 14630

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Muestras de polvo colectadas del concreto para el análisis del contenido de cloruros•Disueltos en agua•Disueltos en ácido

Chloride test kit

xi. Contenido de cloruros e.g. EN 14629

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xii. Análisis petrográfico

Examinación detallada y microscópica del concero

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Análisis petrográfico

Núcelo de concreto de un muro con profuso agrietamiento visto con luz fluorescente

Etringita en pososidad vista con luz polarizada en placa de yeso.

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xiii. Potenciales con media celda

Mide la potencial actividad corrosiva en el acero

Identifica el riesgo de corrosión en edades tempranas

No determina la velocidad de corrosión

No determina el grado de corrosión

e.g. ASTM C876-87

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Equipo

Porous sponge (transducer)

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Potential Field Mapping

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Potential Field Mapping – Graphical Interpretation

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Car Park Example

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xiv. Resistencia a la polarización lineal

Indica la tasa de corrosiónValido para carbonatación o

cloruros

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Equipo…

2 electrodos con pequeña diferencia de potencial (aprox. 20mV)

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Limitaciones

Se afecta por condiciones externas

Se afecta por la humedad superficial

No es preciso para bajas tasas de velocidad de corrosión

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Resumen

Un diagnóstico debe ser la base para una rehabilitación

No hay un estándar para una diagnósis

La diagnosis arroja mayor información para la toma de

decisiones

Normalmente se hace cuando el daño es obvio pero lo mejor es

hacerlo cuando los daños no han aparecido o apenas empiezan

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Step 2

Ste

p 3Step 4

Step 5







Step

1

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Exposición del concreto armado

Cl-

CO2

H2O NOx

Freeze /Thaw

SOx

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Daño mecánico Impacto Sobrecargas Movimientos o asentamientos Vibración Explosión / Fuego

Daño químico Reacción álcali-agregado Sulfatos y otras sales Ácidos y bases Ataque biológico

Daño físico Ciclos hielo/deshielo Cambios térmicos Erosión o Abrasión Contracción

Daños y defectos

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Ataque químico Carbonatación Ácidos

Contaminantes corrosivos

Chlorides

Corrientes eléctricas extraviadas

Corrosión en el acero

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Protección natural del acero en el concreto

Concreto pH 12.5 - 13.5

El ambiente alcalino genera una micro película que protege al acero de refuerzo de la corrosión

Barra de refuerzo

Capa pasiva de protección(espesor de 1.0 nanómetro)

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t65

Dióxido de carbono

Cloruros

Oxígeno

Agua

Bajo espesor de recurbiemiento

Permeabilidad del concreto:

Alta porosidad

Mala compactación

Falta de curado

Juntas mal tratadas

Grietas

Ambiente agresivo

Alta humedad relativa

Influencias que despasivan la capa de protección

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t66

Condiciones para la corrosión del acero

Etapa 1Rotura de la capa de protección por:• Carbonatación• Cloruros

Etapa 2Formación del electrolito• Humedad en el concreto

Etapa 3Formación de la pila de corrosión(ánodo y cátodo)

Catodo

Anodo

Cloruros/Carbonatación

HumedadOxígeno

-

Óxido-

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Concreto con pH = 12.5-13.5El acero está protegido

El CO2 o los cloruros entran y alcanzan el acero

La película de protección se despasiva (inicio)

La humedad y el oxígeno alimentan la corrosión (propagación)


Concreto contaminado por carbonatación o cloruros

Humedad / Oxígeno

Formación de óxido

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Corrosion del acero en el concreto

Niv

el d

e co

rros

ión

Tiempo

Máximo nivel de deterioro

Fase de incio Fase de propagación

Ingreso de contaminantesa través del recubrimeinto(cloruros, carbonatación)

Vida total de servicio

Degradación acelerada del acero

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El volumen de los productos de la corrosión es 3 veces mayor al acero → se generan tensiones → desprendimiento del concreto


CONCRETO (Electrolito)

cátodoánodo

óxido

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t72

pH más bajo:

El concreto no se deteriora

Se desestabiliza la capa de protección del acero

La película se vuelve porosa y permeable

Se activa la corrosión

Bicarbonato de cálcio:Ca(HCO3)2 pH aprox. = 9

El CO2 reacciona con la cal libre del concreto en presencia de H2O, formando carbonatos

Concreto: pH aprox. = 13

Carbonatación del concreto

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t74


Influencia de la calidad del concreto

10 30

Edad en años

Pro

funi

dad

de c

arbo

nata

ción

(m

m)

150 kg /m3

250 kg /m3

350 kg /m3

450 kg /m3

15

20

25

30

5

10

20

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Influencia de las grietas

La carbonatación ocurre en el plano de la grieta a una velocidad mayor

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Velocidad de corrosión

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH

CaCO3

pH 9

Ca(OH)2

pH 12.6

pH

Sin corrosiónModerada corrosión

Fuerte corrosiónV

eloc

idad

de

corr

osió

n

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Desprendimiento del concreto

Barras con corrosión

Bajo recubrimiento

Corrosión por carbonatación en una trabe

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t78

Perdida de acero: aprox. 2/100 a 2/10 mm por año

Corrosión por carbonatación

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t79


Cloruros, de dónde vienen ?Sales de deshielo

Agua de mar

Industria (agente suavizante, agente blanqueador)

Sal comestible (producción de alimentos)

Plantas de tratamiento

Tratamiento de albercas

Combustión del PVC

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t80

Ingreso de cloruros

Sales para derretir hielo

Agua de mar

1. Los cloruros se transportan a través de los poros del concreto

2. Cuando alcanzan el acero de refuerzo: Destruyen totalmente la capa pasiva Incrementan la conductividad eléctrica del concreto

Concentración crítica de cloruros al alcanzar al acero:

Concreto reforzado: 0.4 % sobre el peso del cemento

Concreto con presfuerzo: 0.2 % sobre el peso del cemento

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t81

Corrosión causada por cloruros

Características:• Áreas pequelas del ánodo; áreas grandes del cátodo• Corrosión más agresiva que la causada por carbontación• Muy rápida pérdida de acero

Concreto / electrolito acelerado por los cloruros

Daños puntuales en forma de picaduras

Concreto contaminado con cloruros

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t83

Corrosión causada por cloruros

Pérdida de acero: Approx. 1 a 10 mm por año

En concreto carbonatado:Aprox. 2/100 a 2/10 mm por año

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t84


Cloruros/Carbonatación

Source Building Research Establishment (BRE), UK Digest 444

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t85


Lixiviación / Eflorescencias

Hidróxido de calcio soluble transportado por el agua a través del concreto

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Ataque de sulfatos

Soluciones de sulfatos reaccionan con con los aluminatos de calcio del concreto (C3A)

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t87


Reacción álcali/agregado

Algunos agregados naturales con sílice reaccionan químicamente con las sustancias alcalinas del cemento

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Ejemplo

Estructura de concreto fuertemente dañada.Oquedades en azul

Example from polarising microscope

Thin-Section Cut of ASR-Damaged Concrete, Showing ASR Gel and Typical Crack Pattern (Through Aggregate and into Surrounding Matrix).

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t89

Agrietamiento restringido en una dirección por las varillas

del refuerzo longitudinal

Agrietamiento profuso

Daños por reacción Álcali/Agregado

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t90

Destrucción de la superficie que progresa hacia el interior

Daños por ciclos de hielo/deshielo

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t91

Contracción por secado del concreto: 0.08 a 0.1%

Contracción

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t92

Coeficiente de dilatación térmica del concreto ≈ 1 x 10-5 mm/mm/°C

Cambios volumétricos por temperatura

8 m de longitud5°C

45°CDef = 3.2 mm

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t93

Daños por fuego

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t94

Errores constructivos

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t95


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t96


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Juntas Frías Pendiente inadecuada

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Tolerancias

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Sistemas de protección vs CarbonataciónNivel 1: Reperfilado: Sika Monotop 723Protección : Sikagard 550W

Nivel 2: Inhibidor de corrosión: Sika Ferrogard 903Reperfilado: Sika Monotop 723Protección : Sikagard 550W

1 introducción a la rehabilitación

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