acerca de la durabilidad del concreto - invitado especial

7/25/2019 Acerca de La Durabilidad Del Concreto - Invitado Especial

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Acerca de ladurabilidad del concreto

Prof. Vitervo OReilly

Fotos: Cortesa del prof. Vitervo OReilly.

Un especialista que ha dedicado su vidaprofesional a diversos temas vinculadosal concreto, en esta ocasin ofrece una

sntesis de su libro ms reciente, el cualpor cierto, fue editado por el IMCYC.

El libro de reciente edicin se titula Mtodos para dosificarconcretos de elevado desempeo.

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Nuestro InvitadoVitervo O'Reilly Daz

Vitervo O'Reilly Daz es Ingeniero civil, Doctor en CienciasTcnicas y Doctor en Ciencias, Profesor y Acadmico de Mrito eInvestigador Titular.Es miembro del Grupo Iberoamericano para el Estudio de laCorrosin de las Armaduras en las Estructuras de Hormign RedDURAR y de la Red REHABILITAR del CYTED, miembro delInstituto Brasileo del Concreto, miembro del Instituto Americano delConcreto (ACI), miembro de la Sociedad Econmica de Amigos delPas (SEAP), representante en Cuba de la Asociacin Argentina deTecnologa del Hormign, y otras mas. Miembro del TribunalesPermanente para el Otorgamiento de Grados Cientficos, miembrodel Tribunales para el Otorgamiento de Categoras Docentes.

Su especialidad es, en tecnologa del concreto y la corrosin del mismo. Cabe decir que sus mtodos de dosificarconcreto son conocidos en casi todo el mundo. Ha recibido numerosos premios y condecoraciones, tanto en su pascomo en el extranjero, por su trabajo cientfico-tcnico.

El Comit 201 del ACI define la durabilidad del concreto de cemento Portland, como: La capacidad para

resistir a la accin del tiempo, los a taques qumicos, la abrasin o cualquier otro proceso de deterioro, esdecir, el concreto durable retendr su forma original, su calidad y su servicio, cuando se exponga a su medioambiente. Ningn material es intrnsecamente durable. Producto de la interaccin entre su microestructura yel ambiente que lo rodea hace que sus propiedades cambien con el tiempo.Se considera que un material alcanza el final de su vida de servicio cuando sus propiedades bajo ciertascondiciones de uso se han deteriorado a tal extremo, que el continuar utilizndolo se le considera inseguro oantieconmico. Los procesos que pueden provocar una durabilidad insuficiente son variados y complejos ydependen, tanto de la concepcin del elemento estructural realizado durante el proyecto, la calidad de losmateriales componentes, forma d e d osificacin, fabricacin, y su mantenimiento.

Agentes que deterioran el concreto

El deterioro de las caractersticas del concreto se da generalmente por la accin combinada de diferentesagentes agresivos, los cuales se pueden clasi ficar en cuatro grandes grupos, en funcin de su forma deactuar: Acciones qumicas, fsicas, mecnicas y biolgicas.

Entre las acciones qumicas que influyen negativamente en la durabilidad del concreto se consideran: lacorrosin del acero embebido en el concreto, la lixiviacin de la pasta de cemento, las reaccionesexpansivas que incluyen el ataque de sulfato y la reaccin lcali-agregado. Estas acciones son las msagresivas a la masa de concreto y las ms temidas por lo que se deben tener en cuenta desde que seconcibe el proyecto estructural d e una construccin. Los agentes qumicos ms frecuentes que producen eldeterioro del concreto son:

El aire y otros gases, en ambiente natural o contaminada. Las agu as agresivas (puras, de mar, industriales, negras agrcolas, negras urbanas) y otros lquidos. Los productos qumicos orgnicos o inorgnicos. Suelos y terrenos agresivos.

Los agentes qumicos citados pueden actuar solos o de forma combinada lo que no nos permite definir unaforma de actuacin similar, o con resultados semejantes. Internacionalmente se clasifica la agresin qumica

formada por uno o varios de los siguientes procesos:Disolucin de los compuestos hidratados del cemento, en particular la cal. Formacin de nuevas salessolubles, que van siendo arrastradas por el agua (generadas por ataques de aguas puras, cidos orgnicose inorgnicos, agua de mar, etc.). Formacin de cristales u otros compuestos poco solubles, con aumento devolumen y la consiguiente creacin de tensin interna.La reaccin del Ca(OH)2, o sea, la portlandita del concreto con el CO2 del ambiente, produce la formacinde carbonatos lo que genera una disminucin de su pH. Al disminuir la basicidad del concreto disminuye la
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proteccin que ste le ofrece a las armaduras de acero posibilitando que otros agentes puedan atacarlos,transformando el acero en xido de hierro por la corrosin, generando un aumento del volumen de ste, queejerce esfuerzo de tensin sustancial en el concreto circundante a las barras oxidadas. Tambin semanifiesta este proceso por la aparicin de manchas, agrietamientos y fisuracin del recubrimiento deconcreto de refuerzo. Al propio tiempo, la seccin transversal del acero de refuerzo se reduce.Como consecuencia de este proceso, un agotamiento estructural puede ocurrir mediante una prdida de laadherencia entre el acero y el concreto, debido a las grietas y fisuras, o bien como resultado de la reduccinde la seccin transversal del acero. Este ltimo efecto puede tener una significacin especial en estructurasde concreto pretensado, en las cuales un grado relativamente pequeo de la corrosin de los cables deacero para pretensar puede ocasionar su falla. Pero, tambin en las estructuras de concreto armado mscomunes, los procesos degradantes escritos, conducen en todos los casos a la prdida de su durabilidad y

utilidad o a su desplome en caso extremo.El deterioro de estructuras de concreto armado, debido a la corrosin del acero de refuerzo, ocurremayormente en ciertos tipos de estructuras expuestas slo a una condicin especial de tensin. Estefenmeno se observ por primera vez en estructuras de concreto armado situadas en la costa, expuestas aun ambiente atmosfrico marino o de agua de mar y tambin en plantas productoras de sustancias qumicas.Recientemente, la corrosin del acero de refuerzo ha resultado ser un problema muy serio con la aparicinen cubiertas de puentes, estructuras de estacionamientos de vehculos y otras estructuras de carreteras enlas cuales durante el invierno se usan sales de descongelamiento.En la mayora de los casos la causa principal y ms comn de la corrosin del acero de refuerzo y deldeterioro subsiguiente de las estructuras ya mencionadas, resulta ser la accin de los cloruros. Los ionescloruros se consideran como el factor ms importante que influye en la intensidad de la corrosin delconcreto armado.Los efectos fsicos ms comunes que actan adversamente en la durabilidad del concreto incluyen: elagrietamiento debido a la presin de la cristalizacin de las sales en los poros, la exposicin a temperaturas

extremas como son las heladas o el fuego y el desgaste de la superficie.Por su parte, las acciones mecnicas ms comunes que pueden daar la durabilidad de una estructura sonlas cargas, sobrecargas, impactos, vibraciones, etc. que pueden estar provocadas por causas naturales,como el viento y el agua o por causas artificiales, que afectan el comportamiento futuro del elementoestructural. Este tipo de accin se debe considerar en el proyecto y es en general, de las que mayorconocimiento se tiene.Entre las acciones fsico-mecnicas de mayor significado que se producen en la estructura de concretoarmado y que requieren de un estudio ms detenido est el fenmeno de la fisuracin que debe ser objetode anlisis por parte de los especialistas. Si excluimos las fisuras motivadas por causa ssmica, se debenestudiar: Fisuras por efectos directos, tanto por tensin, como por flexin cortante y torsin.Este tipo de efecto es el ms ampliamente considerado en las instrucciones de concreto armado opretensado. Fisuracin debida a la existencia de deformacin impuesta, la cual puede proceder de movimiento de

apoyo, contraccin o variacin de temperatura. A diferencia del caso anterior, para este y para el siguiente,las indicaciones en las instrucciones son inexistentes o muy escasas. Fisuracin debida a fenmenos plsticos a muy temprana edad en el concreto, sean estas por contraccino bien por asentamientos.Las acciones biolgicas, las generan los microorganismos, fungicidas y bacterias. Reiteramos que ladurabilidad del concreto est ntimamente relacionada con su compacidad, porosidad y permeabilidad.Pudiramos ser ms categricos expresando que de estas tres propiedades depende en gran medida lavida til de una estructura de concreto armado, razn por la cual debemos dedicarle desde su dosificacin,colocacin, vibrado y curado todas las dems atenciones que garanticen sus cualidades en el concreto.Estas propiedades del concreto son dependientes de su estructura, razn por la cual las relacionesestructuras-propiedades se deben analizar partiendo de las caractersticas ms significativas que se le exigeal concreto, tales como resistencia, estabilidad dimensional y durabilidad.Conociendo que las propiedades fundamentales del concreto vienen dadas por su estructura interna, estaspropiedades pueden ser modificadas exprofeso haciendo cambios adecuados en su estructura. Si bien es

cierto que las relaciones entre sus propiedades y su estructura no se han desarrollado en su totalidad, yaexisten conocimientos que permiten hacer cambios que garanticen las propiedades exigidas por eldesarrollo de la ingeniera. Para una mejor comprensin de tan importantes cualidades del concretoharemos una presentacin de los elementos bsicos de su estructura.

La estructura del concreto

Est constituida por tres componentes: el agregado, la pasta de cemento hidratada y la zona de transicinentre la pasta y el agregado.Para una mejor comprensin de estos tres componentes del concreto, hagamos un anlisis de su estructura.El concreto tiene una estructura altamente heterognea y compleja por lo que resulta difcil predecir conexactitud y seguridad su comportamiento futuro, conociendo que esta estructura no se mantiene estable,debido a que la pasta de cemento y la zona de transicin evolucionan con el tiempo, la humedad y latemperatura que le rodean.La estructura del concreto est constituida por los elementos gruesos, que pueden ser percibidos por el ojohumano, (l limite de deteccin del ojo humano es de 0.2 mm) y se le denomina Macroestructura a laestructura total, y Microestructura a la que est constituida por los elementos que requieren de la aplicacinmicroscpica para ser observada. Si partimos del principio que las propiedades del concreto puedenmodificarse haciendo los cambios adecuados a su estructura interna en funcin de las cualidades exigidaspara hacerlo resistente a la agresin de los agentes externos, se hace necesario conocer primero sumicroestructura y despus otros factores influyentes en sus propiedades finales, para poder ejercer esasacciones de cambios deseados.


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La microestrutura del concreto

Es la estructura material en estado slido generada por el fraguado del cemento y cuyos tamaos soninferiores a 0.20 mm. Por lo que la microestructura es la fase slida, en la que el concreto ha logrado undesarrollo mecnico debido al estado avanzado de las reacciones qumicas del cemento con el agua,producindose una cierta rigidez conferida por los nuevos productos que se generan.Las caractersticas de la microestructura del concreto estn relacionadas con la porosidad de la pasta decemento endurecida, la conexin entre los poros, la distribucin de sus tamaos, capacidad para eltransporte de fluidos, relaciones y equilibrios entre los diferentes productos de la hidratacin, la naturalezade la interfase entre la pasta hidratada y el agregado, as como otros factores.Los estudios de la microestructura del concreto pueden llegar a ser complejos, dependiendo de lo que se

busca. En funcin de los objetivos que se requieran obtener podrn usarse distintas tcnicas y sistemas,tales como: microscopa ptica, microscopa electrnica (de barrido convencional, de barrido ambiental etc.)hasta procedimientos para reproducir en computadoras los procesos de hidratacin del cemento, por el usode modelos matemticos basados en la teora de fractales.El estudio de la microestructura del concreto tiene gran importancia para el conocimiento de su durabilidad,en tanto que:

1)Define el comportamiento mecnico del concreto (resistencia, tenacidad, etc.)2)Dimensiona los procesos de transporte de fluidos en el concreto, lo que repercute en:2.1Funcionalidad: Impermeabilidad, estanquidad del concreto.2.2Durabilidad: Acceso de sustancias agresivas a los componentes del concreto.3) Define la reologa del concreto: contraccin, fluencia, etc. Influencia del mtodo de dosificacin en ladurabilidad

Debido a la estrecha dependencia de la intensidad de penetracin de los agentes corrosivos con suporosidad y la relacin de esta , con la compacidad de la masa, sta debe lograrse con la mayorimpermeabilidad posible. Mediante investigaciones cientficas y sus comprobaciones en la produccin deconstrucciones, ha quedado demostrada la gran influencia que tiene el mtodo de dosificar el concreto en lacalidad de la masa de ste que envuelve las barras de acero y su resistencia al paso de los agentesagresivos externos, razn por la que se creo un nuevo Mtodo, que tiene en cuenta estas exigencias.Partiendo de la necesidad de garantizar la durabilidad de las construcciones hechas con concreto, hecreado un nuevo mtodo de dosificacin, despus de largos estudios e investigaciones cientficas, queobligaron a probar ms de 20,000 especmenes. Este mtodo, entre otras cosas:

A) Determina e incluye l a influencia de las caractersticas formales de los ridos gruesos.B) Establece una nueva forma de determinar las proporciones de los ridos finos y gruesos.C) Incluye en su ecuacin, de forma directa, la influencia de la consistencia del concreto en su resistencia.Lo cual se logra por primera vez en una ecuacin.D) Hace la determinacin de la cantidad de agua, para una consistencia requerida, de forma mas exacta yracional. Este mtodo, aqu apenas esbozado, garantiza los parmetros que se exigen para lograr ladurabilidad del concreto. Este mtodo de dosificar concreto, que parti de lograr la mxima compacidad desu masa, demostr y comprob por estudio y comparaciones con otros mtodos, que los tradicionales quedeterminan la relacin ptima entre los ridos (arena y grava) no son vlidos para obtener la mximacompacidad, como punto de partida fundamental para el logro de dichos objetivos.El mtodo como ya se ha dicho en este texto tambin incorpora nuevos conceptos y factores no tomadosen cuenta por los investigadores, tales como: determinacin de la caracterstica de lo ridos gruesos, lainfluencia de la consistencia de la masa del concreto en estado fresco de una forma directa y ladeterminacin de una forma ms exacta de la cantidad de agua de la mezcla para obtener una consistencianecesaria.La aplicacin del mtodo aporta ahorros de cemento en la produccin de concreto y logra que ste sea mascompacto y menos poroso, garantizando una mejor proteccin a las barras de acero que circundan, lo cuallo hacen un mtodo ideal para dosificar concreto de elevado desempeo.

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