patologia en infratesructura
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“UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO”
CAPITULO 7
M.I. JOSÉ ALBERTO GUZMÁN TORRES
7.4 Corrosión
El material más usado en la industria de la construcción es el concreto reforzado
CONCRETO REFORZADO
• Buena resistencia a la tensión
• Alta resistencia a la compresión
VARILLA DE ACERO
Alta resistencia a la tensión
CONCRETO
Baja resistencia a la tensión
Anta resistencia a la compresión
Estructura Portuaria
México tiene 11 593 km de litoral:
8 475 km en el Pacífico 3 118 km en el Golfo de México y el Caribe
CONCEPTO PACIFICO GOLFO Y CARIBE
TOTAL
HABILITADO 54 54 108
Puertos 47 43 90
Terminales 7 11 18
TRÁFICO
Altura 35 29 64
Cabotaje 54 54 108
ACTIVIDAD
Comercial 22 21 43
Pesquera 35 42 77
Turística 26 12 38
Petrolera 10 9 19
Actividad de los Puertos
16 Puertos donde las API están a cargo de la SCT
Todos los puertos por estar expuestos al clima y la agresividad de los ambientes costeros, comparten patologías similares para sus estructuras en general, la corrosión, sin embargo, además existen problemas particulares asociados a las condiciones de servicio de cada estructura
Además de la corrosión de las zonas costeras, cada zona tendrá una patología particular :
Ataques por ácidos
Abrasión mecánica
Ataque bacteriológico
Daño por golpes
Área EstructuraPatologías adicionales
Elementos Susceptible
s
Navegación
Muelle Daños por golpes Concreto
Rompeolas Abrasión Hidráulica
Capa Superficial
Dique seco Daños por golpes Concreto
ServiciosOficinas Ninguna Ninguno
Terminal Terrestre
Abrasión Mecánica Capa Superficial
Almacenamiento
Patios de maniobras
Abrasión Mecánica Capa Superficial
De contenedores Abrasión Mecánica Capa Superficial
De fluidos Abrasión MecánicaAtaque ácido
Capa Superficial yPasta de cementoCombustibles
Graneles agrícolas
Abrasión mecánicaAtaque bacterial
Capa Superficial yPasta de cemento
EmpacadorasAtaque ácido Pasta de cemento
Ataque bacterial
MPa
CORROSIÓN
Degradación de metales por su interacción con el medio ambiente
Agentes nocivos
Cloruros
Sulfatos
Condiciones climáticas
Vientos de altas velocidades
Temperaturas cálidas extremas
Alta Humedad Relativa
Concentraciones de cloruros en partes por millón (ppm)
Clasificación de las zonas de un muelle1) La zona superior, expuesta a
las condiciones atmosféricas. Esta zona está caracterizada por el desconchamiento del concreto y la corrosión de acero de refuerzo que queda expuesto
2) La zona de salpique, que se encuentra sujeta a las condiciones atmosféricas, al rocío generado por el viento, a la exposición solar y a la acción de secado del viento que produce una rápida evaporación sobre la superficie de la estructura recién mojada
Zona 2
Zona 1
Ing. José Lis Murillo Bagundo
3) La zona de mareas, que se encuentra expuesta a ciclos repetidos de mojado y secado. Adicionalmente, el oleaje incidente puede llevar elementos flotantes, como son el hielo, gravas y arenas, que causan efectos abrasivos sobre las estructuras
Tanto la zona de salpique (splash) como de marea, son usualmente las mas vulnerables al medio marino; los deterioros frecuentemente identificables en ellas están caracterizados por el desconchamiento y agrietamiento del concreto asociado a los ciclos de mojado y secado de la superficie expuesta de los elementos estructurales, a la corrosión del acero de refuerzo, además de los efectos dinámicos del oleaje
Zona 3
Ing. José Lis Murillo Bagundo
4) La zona que se encuentra continuamente sumergida. Esta zona es donde la corrosión se lleva a cabo muy lentamente debido a la falta de oxígeno necesario para el proceso de corrosión
5) La zona del fondo marino
Ing. José Lis Murillo Bagundo
Micro-organismos
Sal para deshieloFuego
Carbonatación
¿ POR QUÉ SE DETERIORA EL CONCRETO ?
S I S M O
Relación a/c alta
Ambiente contaminado
Hielo
Fallas de diseño
Envejecimiento
Ácidos
Pobre calidad del concretoBajo
recubrimiento del Refuerzo
Abrasión
Sobrecarga
Aceites
Mano de obra pobre
CORROSIÓN delacero de refuerzo
FALTA DE SUPERVISIÓN
Distribución relativa de patologías en estructuras
7%
22%
21%
20%
20%
10%
Degradación química
Flechas
Oquedades
Corrosión de varillas
Fisuras activas o pasivas
Manchas superf iciales
22%
7%
10%
20%
20%
21%
Reactividad QuímicaAtaque de ácidos, agresividad del agua, reacciones de los elementos alcali-carbonatados en las rocas, reacciones alcali-sílicas, ataque de sulfatos y otros tipos de ataques químicos
Errores de Construcción (exceso de la relación agua cemento, inapropiada consolidación, inapropiado curado, localización inapropiada del acero de refuerzo, movimientos de las cimbras, retiro prematuro de cimbras y formas, etc.)
Causas de deterioro asociadas con el ambiente marino
Errores de Diseño Diseños defectuosos, mal realizados, así como
detallado pobre e insuficiente
Corrosión de materiales metálicos recubiertos
Erosión Asociada a transporte de sedimentos y a efectos
abrasivos o a corrientes que generan socavación
Congelamiento y descongelamiento
Ing. José Lis Murillo Bagundo AMIP 2006
Asentamientos de las estructuras y desplazamientos mas allá de los considerados y principalmente, de los que admiten los materiales que conforman la estructura
Contracciones de los materiales e insuficiencia de los mismos para tomar sus efectos
Cambios térmicos
Ing. José Lis Murillo Bagundo AMIP 2006
REGLAS FUNDAMENTALES PARA UNA BUENA CONSTRUCCIÓN
Buenas Prácticas en el Diseño y Elaboración
del Concreto Muy Buena Calidad del Concreto Baja Relación: Agua / Cemento Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango Adecuada Colocación y Consolidación Buen sistema de Curado Una Supervisión por Personal Certificado
Errores de Construcción Mezclas inapropiadas de concreto
Elevada Relación a/cNo diseñada específicamente para ese proyectoSangrado excesivoSegregación en el concreto
Mal acomodo y vibrado incompleto Deficiente trabajo de juntas (diseño y construcción) Recubrimiento insuficiente de concreto Protección inadecuada ante el medio ambiente Mal curado del concreto Drenajes inadecuados
Debe atenderse ingenierilmente la Pérdida de la Integridad Estructural
Defectos que comprometen la integridad estructural:
Grandes vacíos y oquedades en la masa del concreto Mala adherencia entre acero y concreto Segregación del concreto Grietas estructurales
Causas de las Grietas Contracción Plástica Contracción por secado Contracción durante el asentamiento del concreto Esfuerzos por Temperatura Temperatura del concreto, significativamente mayor
que la del aire Por Reacción Química Condiciones del clima Por la Corrosión del acero de refuerzo Debido a Errores en diseño y detallado Aplicación inadecuada ó accidental de cargas
externas Prácticas pobres de Construcción
Grietas por Contracción Plástica
El rango de evaporación excede al rango de sangrado
La evaporación se agrava con viento rasante, con baja humedad relativa y con altas temperaturas en el ambiente y en el concreto
Esfuerzos por Temperatura Interna
Diferencias en Temperatura, causadas por hidratación del cemento
Agrietamiento por reacción
Álkali-Agregado
Pavements
Barrera divisoria
Pavimento carretero
AGRIETAMIENTO CAUSADO POR MOVIMIENTOS EN LA CIMBRA
Por la cimbra que cede debido a la hinchazón de la madera o a la presión que ejerce el concreto recién vaciado
Pérdida de clavos y sujetadores, durante el vibrado
Diseño inapropiado para recibir la presión del concreto fresco
Agrietamiento por Corrosión
Control de las grietas: Buenas prácticas en el
manejo del concreto Adecuado recubrimiento,
sobre el acero Uso de microsílice,
inhibidores de corrosión en el acero del concreto y una baja relación agua cemento, en el diseño de mezclas, con el empleo de aditivos fluidizantes de alto rango
Capítulo 8 del Reporte ACI 304 R“Guía para la Medición, mezclado, transporte y
colocación del concreto
REQUERIMIENTOS GENERALES: Los materiales deben cubrir las especificaciones
apropiadas y ser seleccionados por su contribución a un mejoramiento a la fluidez
Los agregados no serán mayores a 19 mm, en concreto reforzado y a 38 mm , en aplicaciones para concreto no-reforzado
Agregados finos: No más del 55 % del volumen total de agregados
Los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto (70 al 85% en peso)
Sigue ACI 304 R . . .
ADITIVOS Inclusores de Aire ( 5 % Máximo) Para incrementar la trabajabilidad Reductores de Agua de Medio Rango Para lograr la cohesión en concretos con alto
revenimiento. (Se manejan entre 15 y 23 cm) Retardadores de Fraguado Para trabajos con tiempo prolongado y necesidad de
sostenimiento del revenimiento Puzzolanas Para mejorar características de fluidez
Otros Requerimientos: Mezclas ricas en contenido de cemento, del orden de 35
MPa Una relación agua cemento de 0,45 como máximo
Concreto sin aditivo
Concreto sin aditivo
Concreto con aditivo anti-deslave
Concreto con aditivo anti-deslave
Control de la CorrosiónControl de las variables del proceso.
Diseño Ingenieril
Protección: Directa
Indirecta
Selección de Materiales
PROTECCIÓN DE LAS ARMADURAS
Protección Catódica
Protección Indirecta ( a través del concreto)
Protección Directa
Galvanizado
Recubrimientos Epóxicos
Revestimientos / Recubrimientos
Realcalinización Electroquím.
Extracción Electroquímica de
ClorurosInhibidores
Aplicabilidad
Protección Directa
Protección Catódica Galvanizado Recubrimientos
Epóxicos
Ventajas
Desventajas
Cualquier estructura
Única eficaz en corrosión ya
iniciada
Personal CalificadoMantenimiento en Corriente Impresa
Estructuras Carbonatadas
Fácil de aplicarNo mantenimiento
Deterioros locales por manipulación y mantenimiento
Cualquier estructura
No mantenimiento
Costo elevado inicial
Alto Deterioro por manipulación
Aplicabilidad
Protección Indirecta
Revestimientos/ Recubrimientos Inhibidores
Extracción Electroquímica de
cloruros
Ventajas
Desventajas
Cualquier estructura
Fácil de aplicar
Puede acelerar la corrosión si no se eliminan Cl-/Concreto carbonatado
Cualquier estructura
Fácil de aplicarNo mantenimiento
Reparación en sitio con alta [Cl-]
en la mezcla
Sin Garantía DifusiónSin Garantía de
efectividad
Estructuras Húmedas y
con Cloruros
Sin remoción de concreto
contaminado
Costo elevado Difícil aplicar en
campo
Realcalinización Electroquímica
Estructuras Húmedas y
Carbonatadas
Sin remoción de concreto
contaminado
Costo elevado Difícil aplicar en
campo
El recubrimiento de concreto, sobre el acero, debe seguir las recomendaciones de construcción del Reporte ACI 318
Inhibidores comerciales de la corrosiónAditivos Integrales
– Solución al 30% de Nitrito de Calcio– Inhibidores Orgánicos
Combinación de ésteres y aminaso aminas solas
Aditivos de aplicación posterior– Aminas Migratorias– Nitritos
Solución de Nitrito de Calcio al 30 %
Inhibidor de la Corrosión Dosificación
recomendada : de 5 a 30 l/m3, de acuerdo a la carga de cloruros que pueda anticiparse en la estructura
Inhibidores base combinación de ésteres y aminas
Tecnología avanzada de inhibidores emulsificados
Provee un bloqueo a los poros y película protectora al acero
Una sola dósis: 5 l/m3
Conclusiones
El Concreto debe ser durable para cubrir las demandas del ambiente y el uso en general.
La Durabilidad se incrementa con el uso de aditivos para concreto, de alto desempeño incluyendo puzzolanas, y tratamientos especiales
El adecuado diseño, apropiada colocación , acabado y curado, de los concretos incluyendo los de Alto Desempeño, son necesarios para alcanzar la Durabilidad
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