perdida de resistencia y ataque quimico

8/17/2019 Perdida de Resistencia Y Ataque Quimico

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Ing. Félix Marín Guillen (B)Arq. Jackieli J. Palma Alejandro (B)

FIC - SECCIÓN DE POSGRADO

MSc. JULIO RIVERA FEIJOO

MATERIALES DE CONSTRUCCION


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PERDIDA DE RESISTENCIA EN CONCRETO FRESCO

PERDID DE RESISTENCI POR COMP CT DO IN DECU DO

Efecto de la temperatura en el desarrollo de la resistencia a compresión:


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P e r d i d a

d e r e s i s t e n c i a p o r c o m p a

c t a d o


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PERDIDA DE RESISTENCIA EN ELEMENTOS VERTICALES POR LA SEGREGACIÓN

La exudación de agua del Concreto en elementos

estructurales que superan los 2 m de altura, se traduce

en una disminución importante de la resistencia del

concreto colocado en la parte superior del

mencionado elemento estructural. Como dato

ilustrativo se puede estimar que una capacidad de

exudación del 7 al 8 % puede disminuir la resistencia en

la estructura, en un 20 % respecto de la resistencia

potencial de la misma mezcla de concreto.

a/c 1

a/c 2

a/c 3


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PERDID DE RESISTENCI POR CUR DO IN DECU DO

Resistencias a diferentestemperaturas de curado

constantes

Efecto de la temperatura en el desarrollo de la resistencia a compresión:


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P e r d i d a d e r e s i s t e n c i a p o r c u r a d o

Un curado mal hecho puede producir grietas por contracción en el fraguado ypuede llegar a disminuir la resistencia del concreto a los 28 días en un 50%.


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La expansión destructiva de las reacciones álcali-agregado

ATAQUE QUÍMICO AL CONCRETO

Dentro de los factores de deterioro imputables a las acciones químicas están:

El ataque por ácidos

La lixiviación por aguas blandas

La formación de sales expansivas (ataque por sulfatos)

La carbonatación


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Sustancias agresivas al concreto El grado de alteración que los diferentesprocesos pueden originar en el concreto, por

acción de dichas sustancias

A t a q u e q u í m i c

o a l c o n c r e t o


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Clasificación de la agresividad del ambiente

Clasificación de la agresividad del ambiente relacionada con la durabilidad de las estructuras.

A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o


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Clasificación del ambiente relacionada con la durabilidad del concreto

Clasificación de los concretos frente al riesgo de corrosión de las armaduras



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Clasificación de los concretos frente al riesgo de deterioro por lixiviación o por la formación de

compuestos expansivos A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o


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Correspondencia entre agresividad del ambiente y durabilidad del concreto. A t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o


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El concreto no presenta ninguna defensa contra los ácidos, por lo que debeevitarse que éstos entren en contacto.Para ello existen barreras impermeables y resistentes a los ácidos como losproductos epóxicos, que protegen satisfactoriamente el concreto.


El ataque por ácidos:

Siendo el concreto químicamente básico, con un pH del orden de 13, puede ser atacado por medios ácidos, con pH menor de 7, los cuales reaccionan con elhidróxido de calcio de la pasta, produciéndose compuesto de calcio soluble de

agua.


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El concreto resistente al ataque

químico de ácidos, siempre y

cuando se utilice una mezclaapropiada y densificado en forma

correcta.

Los ácidos atacan las bases y las

sales básicas -formadas por la

hidratación del cemento,deteriorándolo por la formación de

sales solubles y procesos de

disolución que eliminan el hidróxido

de sodio. Los parámetros que

gobiernan el ataque estrictamente

ácido son la fuerza del álcali y su

concentración, vale decir el valor del

PH.


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El grado de agresividad de un agua por el CO2 (acido carbónico), son los siguientes:

En lugares de frecuentes heladas, se recomienda que el contenido de bicarbonato y elcontenido de CO2 agresivo es:



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A

t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t o


La gran influencia del PH, es la razón

por la cual se puede estimar que las

aguas ácidas de reducido pH, menor de 4.5, atacan fuertemente los

concretos.

Cualquiera que sea el cemento

utilizado. En la prácticas puede

estimarse que ningún cemento

portland resiste la acción de aguas con

PH inferior a 4.

De otro lado los cementos portland

corrientes resisten sin mayores daños

la acción de aguas con valores de PH

superior a 6.

El á id


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A


El ataque por ácidos: De otro lado los cementos portland

corrientes resisten sin mayores daños la

acción de aguas con valores de PH

superior a 6.

No es procedente considerar que el valor

del PH es el único factor determinante en

el ataque de los ácidos. En efecto, la

velocidad de difusión y de llenado de los

vacíos intersticiales es de gran

importancia, especialmente si esta acción

se produce bajo presión.

Los medios más agresivos los constituyen

las redes de saneamiento que bajo formade canalizaciones están sometidos a todo

tipo de efluentes, desde aguas negras,

hasta residuos industriales de muy

diferente naturaleza.

L li i i ió bl d


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la penetración y posterior lixiviación de la pasta de cemento del concreto, es

construir elementos de concreto de alta compacidad y protegidos mediante un

tratamiento superficial. A


La lixiviación por aguas blandas:

El paso del agua a través del concreto – por filtración o por presión – produce ladisolución y extracción de la cal libre con la consecuente pérdida de volumen y

de resistencia.

La lixiviación es una forma suave de desarreglo que ocurre cuando el agua

disuelve componentes en el concreto. El cemento portland hidratado contiene

hasta 25 % a 30 % de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, el cual es soluble en agua. Este

componente, con mucha probabilidad, será lixiviado desde el concreto. Debido

a que el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría, el agua que viene de los

riachuelos de las montañas o de presas es más agresiva que el agua más

caliente.


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Cuando el aguaproveniente de lluvia,deshielo, condensaciónu otro proceso que

implique la presenciade aguas puraspenetran con ciertafacilidad por unaestructura dehormigón provocan lalixiviación de loscompuestos cálcicosque suelenmanifestarseexteriormente a travésde manchas blancasdenominadas

eflorescencias A


L sió d st ti d l s io s ál li g g do


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A


La expansión destructiva de las reacciones álcali-agregado:

Fisuración del concreto debido a la reacciónálcali-agregado

Erupciones causadas por RAS departículas del tamaño de la arena.

Fisuraciones que

aparecen en la superficiedel concreto después de

periodos variables dealgunos meses a 2-3 años

si existe humedad


21/56

A


Ataque por sulfatos:


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A



AGRESIÓN DE ION SULFATO

Los sulfatos en estado sólido (yeso, anhidrita,

etringita) no afectan el concreto pero cuando

se encuentran en solución producen un

fuerte ataque que se manifiesta endeformaciones, fisuras y expansión.

En la naturaleza se encuentran en forma o disueltos en aguas de superficie y

en las aguas subterráneas, así como en los suelos. Sus concentraciones

difieren, considerablemente.



23/56

A

t a q u e q u í m i c o a l c o n c r e t

o


El ion sulfato aparece en todas las aguas libres subterráneas. terrenos

arcillosos, en las arenas.

Los sulfatos más

abundantes son:

El sulfato de calcio (yeso

y aguas selenitosas);

Los sulfatos de

magnesio, (exomita),

El sulfato de sodio y

calcio (glauberita) y

El sulfato de sodio

(thenardita).


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ataca al aluminato tricálcico y en menor medida al

ferro aluminato tetracálcico, produciendo sulfo

aluminato de calcio (etringita) e hidróxido de calcio

(portlandita).

La acción del sulfato de sodio es doble, reacciona

primero con el hidróxido de calcio generado durante

la hidratación del cemento, formando sulfato de calcio

e hidróxido de sodio. A su vez el sulfato de calcio atacaal aluminato tricálcico formando etringita.

La acción del sulfato de magnesio es la que produce

un mayor daño, en cuanto actúa sobre todas las fases

de la pasta de cemento. La reacción inicial se da con elaluminato tricálcico produciendo etringita e hidróxido

de magnesia y también con el hidróxido de calcio para

dar sulfato de calcio e hidróxido de magnesia.

La acción del sulfato de calcio

A


o


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A


o


26/56

A


o


27/56

A


o

El cemento Pórtland que contiene menos de 5% de C3A ha sido clasificado como un


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resistente a sulfatos

A

t a q u e q u í m i

c o a l c o n c r e t

o


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En un medio que disuelva los productoscalcareos del concreto, es mejor utilizarcementantes a base de Portland(cementos compuestos o cementoportland con adiciones), que cementos

con alto contenido de C-S (que liberanmayor contenido de cal libre). A


Para que se obtenga la mejor protección contra el ataque externo por los sulfatos:


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(1) Diseñe el concreto con baja relación agua- materiales cementantes(aproximadamente 0.4) y

(2) Use cementos especialmente formulados para ambientes con sulfatos, talescomo

En general las adiciones tienen muy buen comportamiento frente al ataque desulfatos, por el hecho de que en estos cementos es difícil la formación desulfoaluminato de calcio, debido a la baja cantidad de hidróxido de calcio liberadodurante la hidratación de la pasta.

A


Protección del concreto


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Protección del concreto

Cuando se considera un fuerte ataque de los sulfatos, se recomienda la

protección del concreto mediante revestimientos impermeables al agua, dado

que este último elemento es el vehículo del agente agresivo.

Las características generales a los diversos recubrimientos son las siguientes:

• Resistir la agresión de las soluciones de sulfato.

• Ser homogéneos. Las juntas deben ser compatibles química y mecánicamente

con la capa de revestimiento.

• Mantener adherencia con el concreto durante el tiempo de servicio previsto.

• Adecuada durabilidad, considerando además del ataque del sulfato, los

problemas que pueden presentarse debido a la abrasión, estabilidad química,

al aire y la luz, deformaciones en el tiempo, etc.

A


RESISTENCIA A LOS SULFATOS

Factor de pérdida de resistencia


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Factor de pérdida de resistencia

a) Cemento resistente a sulfatos (Tipo V).

b) Concreto tratado con TECSIL 100 .

c) 100% Cemento Portland ordinario (Tipo 1).

CARACTERÍSTICAS Y BENEFICIOS:• Mayores resistencias químicas.

• Reduce en un 5% el cemento de diseño.

• Reduce la permeabilidad.

• Incrementa las resistencias mecánicas.

• Incrementa la cohesividad.

A


La carbonatación:


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A


La carbonatación hace

que el concreto pierdala capacidad de proteger

el acero de la oxidación.

• La carbonatación reduce la alcalinidad

del concreto.• El concreto tiene un pH de 12 a 13.

• El concreto con un pH bajo es

conocido como “concreto

carbonatado”.

La carbonatación:


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A


Producir y colocar concreto de baja permeabilidad.

Adecuada compactación y un curado apropiado (baja permeabilidad, altahermeticidad y baja porosidad abierta).

Relaciones agua/cementante inferiores a 0,5

Empleo de sistemas protectores de barreras Impermeables para protegerapropiadamente el concreto y evitar la formación de un frente decarbonatación.

Uso de elementos de protección (Pinturas anti-carbonatación, Pasivadores dela oxidación, etc.)

Para retrasar el proceso de carbonatación se debe evitar lo siguiente:

• Mala dosificación del concreto

• Porosidad

• Puesta en obra que facilite su fisuración

• Recubrimientos de poco espesor

• Exposición a medios agresivos

Para prevenir la carbonatación:

CONCRETO SOMETIDO A UN INCENDIO


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Las edificaciones están

expuestos a la acciónaccidental de un incendiopudiendo presentar pequeños daños o llevarlosa su total destrucción.

En los edificios modernos el

peligro de incendio esinferior al de los antiguos.

El objetivo principal:

• Salvaguardar la vida

de las personas y

• Reducir al mínimo laspérdidas materiales.

Edificio Windsor (Madrid, Feb/05)

• Una de las aristas importantes del fenómeno incendio es el comportamientod l


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de las estructuras.

C o n

c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e n d i o

Resistencia al fuego


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Resistencia al fuego

C o n


Transferencia de calor


38/56

conducción

convecciónDiferencia de densidad entregases calientes y gases fríos

RADIACIÓN C o n


Acero


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La tensión defluencia y elmódulo de

elasticidad sereducen

notablemente

con la T

C o n


Acero


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Problemas Centrales:• Pérdida de Resistencia al aumentar la temperatura en los elementos (tensión de fluencia)• Aumento de las deformaciones al disminuir “E”

C o n


Acero


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Acción del fuego sobre el acero

C o n


Concreto


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La pérdida deresistencia essimilar a la delacero.

C o n


• Prácticamente no resulta afectado por temperaturas inferiores a 300º.

• A partir de los 300º, inicia una fuerte pérdida de resistencia, que ya no se recupera tras el incendio, sinodi i ú á


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que disminuye aún más.

• Su bajo coeficiente calorífico hace que tarde mucho en alcanzar los niveles peligrosos, pero si elincendio es corto, normalmente se comporta muy bien.

Disminución dela resistencia del

concreto enfunción al

incremento de latemperatura

C o n


Luego de la estimación se recurre a medir la resistencia por probetas testigo. No puede ser analizada por

ensayos esclerómetros, al carecer de confiabilidad.

CONCRETO

Resistencia residual del concreto al enfriarse


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C o n


Comportamiento del concreto armado


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Columna pandeadapor la acción del fuego

Curvado de losas o vigas porefecto del calor

C o n

c r e t o s o m e t i

d o a u n i n c e n d i o

Capacidad resistente residual de estructuras dañadas por fuego


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Diagramas de Momento

Flector de vigas o losas

simplemente apoyadas, antes y

durante la exposición la fuego

Diagramas de Momento Flector

para la mitad de una viga o losa

continua de tres paños, antes y

durante la exposición la fuego

C o n


Concreto


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C o n


Concreto


48/56

C o n


Concreto


49/56

Baja conductividad térmicamantiene bajas temperaturas en elcentro del elemento.

Efecto “spalling”producereducción de la sección.

C o n

c r e t o s o m e t i d o a u n i n c e

n d i o

Problemas Centrales:• Fuertes gradientes térmicos inducen “spalling” pérdida de sección pérdida de

resistencia del elemento global


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resistencia del elemento global.• Spalling puede dejar refuerzos de acero expuestos al fuego.• Pérdida de resistencia del “material” no es significativa dentro del elementos (bajas

temperaturas al interior)

Reducción de resistencia del concreto

Reducción de resistencia del acero


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52/56


53/56

C o n


n d i o


54/56

C o n


n d i o

Inspección del efecto del incendio:


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C o n


n d i o

Realizar una inspecciónocular fotografiando loselementos dañados.

Cuantificar los daños y aconsejar demoleralgunos elementos o reemplazar la

estructura.

Cambio de coloración del concreto

Pérdida de recubrimientos

Flechas en vigas y losas

Realizar ensayos del concreto yultrasónicos que permitan predecir elmódulo de elasticidad y la resistencia del

concreto, así como la posible existenciade fisuras.

Consideraciones:


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Perfiles de aluminio en puertas y ventanas se funden a 650°C, entonces

deben haber estado expuestos a 700 a 750°C .

Las cubiertas aislantes de conductores eléctricos se funden a 300°C .

Las paredes de ladrillo cerámica, especialmente si los ladrillos

empleados en ellas son macizos, no es fácil que sufran daños debido a

las temperaturas altas de cocción a las que han estado sometidos,aunque si existe sinterización en sus paredes es síntoma de que se han

alcanzado los 1.200°C. Los ladrillos huecos presentan un

comportamiento más desfavorable que los macizos.

perdida de resistencia y ataque quimico

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