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PATOLOGIA DEL CONCRETO
ING. JUAN LUIS COTTIER CAVIEDES
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Concreto: Es básicamente una mezcla de dos componentesagregados y pasta. La pasta compuesta de cemento portland yagua une los agregados, en forma de una masa semejante a unaroca pues la pasta endurece debido a la reacción química entre el
cemento y el agua.** PCA. Diseño y Control de Mezclas de Concreto.
CONCRETO
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COMPONENTES DEL CONCRETOCEMENTO AGREGADOS
AGUA
AIREADITIVO
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EL CONCRETO ES EL MATERIAL MAS UTILIZADO EN LACONSTRUCCIÓN HASTA NUESTROS DIAS.
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Emitió el primer informe sobre eldeterioro del concreto por el ataquequímico del agua de mar.
JL. VICAT
La descomposición de los cementantes enagua de mar.
H. Lechatelier.
Descubrió el clinker portland
Constituyentes del clinker.
C3S,C2S, C3A y C4AF
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Ambos estudiaron la química de la pasta de cemento,encontrando parámetros que hasta nuestros días son
validos.
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El Concreto es un material fuerte e impermeable quesolo lo daña el agua de mar y el efecto de congelamientodeshielo.
J. Aspdin
1824
PATENTE
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Problemas deconstrucción yquímicos
Problemas de diseño y
sismos
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Problemas de
mantenimiento ycorrosión
Problemas por agentes
químicos
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Problemas deconstrucción
Problemas deconstrucción y curado.
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Durable el concreto?
Como lo hago?
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DURABILIDAD. La durabilidad del concreto de cementoportland se define como su capacidad para resistir a la acción
del tiempo, los ataques químicos, la abrasión o cualquier otroproceso de deterioro; es decir, el concreto durable retendrá suforma original, su calidad y su servicio, cuando se exponga asu medio ambiente. ACI 201
Ningún material es intrinsecamente durable.
Como resultado de interacciones ambientales, la microestructuray consecuentemente las propiedades de los materiales, cambiancon el tiempo. Se supone que un material alcanza el final de suvida de servicio, cuando sus propiedades bajo ciertascondiciones de uso se han deteriorado a tal punto que continuarutilizando tal material se considera ya sea inseguro oantieconómico
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Diseño inapropiado
Fuentes de daño en estructuras de concreto
Construcción deficiente
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ERRORES DECONSTRUCCIÓN
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PROBLEMAS DEVIBRADO
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ACCIONES EXTRAORDINARIAS QUE CAUSAN
DAÑO EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO
SISMOS
VIENTO
FUEGO Y/O EXPLOSIONES
MEDIO AMBIENTE
CARGAS ACCIDENTALES
DEGRADACIONES QUÍMICAS
CORROSIÓN DEL ACERO DE REFUERZOO PRESFUERZO.
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MECANISMOS QUÍMICOS DE DETERIORO EN EL CONCRETO.
Ataques Químicos por ácidos o bases.Reacción Alcali-Agregado.
Corrosión del acero de refuerzo.
Daños por ciclos de hielo-deshielo.
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AGENTES ATMOSFÉRICOS
Radiación:
Calor
Agua:
Viento:
Huracanes
SolarNuclear
TérmicaTemperaturas elevadas.Temperaturas BajasCiclos de temperaturas
Dirección, frecuencia, intensidad
Categoría (Intensidad, frecuencia, duración
Congelamientodehielo CEB 1999
Factores
Atmosféricos
Sólida: hielo - nieve
Liquida: lluvia, condensación.Vapor: humedad relativa elevadaGases: óxido de nitrógeno, óxidos de azufre, y CO2,Nieblas: aerosoles, sales, ácidos y álcalis.Partículas Sólidas: arena, lodos y polvo.
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CALCULOESTRUCTURAL
FORMA
MATERIALESCONCRETO
Y ACERO
CONSTRUCCIONMANO DE OBRA
CURADOTEMPERATURA
HUMEDAD
MEDIO AMBIENTEHUMEDAD RELATIVA
TEMPERATURA
CONCENTRACION DEAGRESIVOSPRESION
MICROESTRUCTURA
POROSIDAD PERMEABILIDAD HUMEDAD EN LOS POROS
MECANISMOS DE TRANSPORTE DE AGENTES AGRESIVOS
DISFUSION
ABSORSION CAPILARGRADIENTE DE PRESION
DETERIORO DEL CONCRETO CORROSION DEL ACERO
FISICO QUIIMICO BIOLOGICO OXIDACION
RESISTENCIA ASPECTO SUPERFICIAL RIGIDEZ
SEGURIDAD ASPECTO FUNCIONALIDAD
FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO
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Inicio Propagación
Daño
Edad
Límite aceptable
Vida técnica de servicio
Vida de Servicio
Sitter
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10
20
30
40
2 5 10 15 50 100 Tiempo ( años )
Profundidad (mm)
Ejemplo: Recubrimiento
Penetración de
Carbonatación o Cl
Valor Real
Valor Nominal
Vida de servicio : Valor de cálculo: 100 años
Valor Real : 15 años
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PROCESO DE INICIO
Ejemplo de
Carbonatación
CO2
02
H2O
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Etapa de propagación
Penetración de Cl
H2O +Cl umbral
Perfil de Cl
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Porosidad asociada a fenómenos detransporte (durabilidad)
MicroporosMesoporos Macroporos
100
Radio de poro en mm
11010 1010-1-2-3-4-5-6-7
101010
2 - 3%Poros de gel
Poros capilares10 - 15%
2%
Aire ocluido e incluido
Poros de compactación2%
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EFECTO DE LOS QUIMICOS USADOS COMUNMENTE EN EL CONCRETO.
Indice deataque a
temperaturaambiente
Acidosinorgánicos
Acidosorgánicos
Solucionesalcalinas
Solucionessalinas Misceláneas
Rápido
Moderado
Lento
DespreciableOxalico
tartanico
Hidróxido de sodio <10%Hipoclorito de sodioHipoclorito de amonio
Cloruro de sodioNitrato de ZincCromato de sodio
Aminio(liquido)
Carbónico
Fosfórico
HidrocloricoSulfuroNitrato
AcéticoFórmicoLáctico
Tánico
Hidróxido de Sodio*
10-20% &Hipoclorito de sodio
Hidróxido deSodio* >20% &
Cloruro de amonio
Cloruro de sodioCianuro de sodio
Cloruro de aluminio
Nitrato de amonioSulfato de amonio
SodioSulfato de magnesio
Sulfato de calcio
Bromo (gas)Licor sulfito
Cloro (gas)
Agua de marAgua suave
*El efecto del hidróxido de potasio es similar al del de sodio
& Evitar agregados con sílice porque son atacados por fuertes soluciones de hidróxido de sodio. ACI 201 Guide ToDurable Concrete
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Reacciones que generanhidrólisis y la lixiviaciónde los compuestos de la
pasta del cementoendurecido
Reacciones de intercambioentre el fluido agresivo y loscompuestos de la pasta de
cemento endurecida
Desarrollo del ión Ca2+ ennuevos productos
Reacciones que dan lugara la formación de
productos expansivos.
Productos solubles Productos insolubles noexpansivos
Incremento de la porosidad y la permeabilidaddel concreto
Perdida dealcalinidad
Perdida demasa
Caída de resistenciay de rigidez
Fisuracióndesconchamientos
DAÑOS EN EL CONCRETO POR REACCIONESQUÍMICAS.
Expansiones y Deformaciones
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SINTOMAS DE DAÑO EN UNA ESTRUCTURA
Fisuras.Deflexiones.
Corrosión del acero de refuerzo.
Desintegración química delconcreto.
Colapsos.
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Las fisuras en el concreto son como la fiebre en los
enfermos: Nos indican que algo anormal sucede. Parasaber en qué consiste y a qué se debe esa anormalidad,debemos conocer primeramente los distintos tipos defisuras que pueden presentarse y su significado.
Para conocer y saber distinguir el origen de las fisurases importante identificar ciertas características de lasmismas.
FISURAS
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Trazo-ancho- Profundidad.
Ligadas al refuerzo
Activas
Pasivas ó no
Intergranular-Transgranular-MixtoProporción de granos atravesados o rodeados.Fisuras sucias o limpias.
Fisura activa (viva) o pasiva ( muerta).
Variaciones de Ancholongitud
GEOMETRÍA
TRAZO
APARICIÓN
EVOLUCIÓN
Antes - durante-después del fraguado - 1er EndurecimientoAntes - después de acabada la obra - puesta en servicioDía y hora de la primera aparición
TIPOLOGÍA
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UBICACIÓN
ORIGEN
Tipo de elemento, orientación.Comparación con un elemento análogoAmbiente exterior
MecánicoEstáticoDinámico
FísicoQuímico
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ATAQUE POR SULFATOS
Solución de sulfatosprovenientes del medioambiente
Difusión de sulfatos a travésdel sistema capilar delconcreto
Reacción del C3A y C4AFcon los sulfatos.
Agrietamiento
Expansiones
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SULFATOS EN EL CONCRETO
Sulfato de cobre
Sulfato de aluminio
Sulfato de bario
NaturalBiológico
Industrial
Origen Tipos
Sulfato de calcio
Sulfato de Sodio
Sulfato de magnesio
Sulfato de amonio.
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CONCEPTOS DATOS
Cementos preferentes:
En grado benignoEn grado moderadoEn grado severo
En grado muy severo
Sin limitacionesPortland IIPortland V o Portland Puz conclinker VPortland V o Portland Puz conclinker V mas protecciónexterna
Menos de 0.10%0.10 a 0.20%0.20 a 2.00%Mas de 2.00%
Relación A/C máxima recomendable:En grado benignoEn grado moderadoEn grado severoEn grado muy severo.
Sin limitaciones0.500.450.45
Según la norma NMX-C- 414 en casos de suelos mederados a muyseveros se recomienda: Cementos CPO, CPP, CPC, CPEG, CEG con la
característica de ser RS Resistente a los Sulfatos.
Grado de agresividad del agua,según sulfatos solubles (SO ):BenignoModerado
SeveroMuy Severo.
4
Menos de 0.10%0.10 a 0.20%0.20 a 2.00%Mas de 2.00%
Grado de agresividad delsuelo, según sulfatossolubles (SO ):BenignoModeradoSeveroMuy Severo.
4
DIVERSOS GRADOS DE AGRESIVIDAD POR SULFATOS EN ELAGUA Y SUELOS
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La corrosión del acero tiene
lugar después de lacarbonatación del concreto delrecubrimiento o de lapenetración de cloruros.
CORROSION EN EL ACERO DE REFUERZO.
El proceso de degradación sepresenta dos etapas o fases
Etapa de inicio
Etapa de desarrollo
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Se pueden identificar dos fases en el fenómeno decorrosión. INICIO y PROPAGACIÓN
INICIO PROPAGACIÓN
TIEMPO
V O L U M E N D E P R O D U C T O
S D E C O R R O S I Ó N
A
B
B.- Propagación de lacorrosión, conduce a lafisuración y destrucción delrecubrimiento.
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Dos procesos pueden alterar la protección normaldada por el concreto.
Uno, es que la fase acuosa intersticial donde el pH.disminuye principalmente por la carbonatación delconcreto a partir del CO2 contenido en el aire.
El segundo se debe a la penetración de agentes
agresivos principalmente por el ión cloruro, quemigra hasta el nivel del acero.
De los dos mecanismos el primero atacaprincipalmente a las superestructuras, y elsegundo es específica en zonas con cierto medioambiente.
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Solución interstisial del concreto de cemento portland.
Los silicatos al reaccionar con el agua generan el C-S-H
y la portlandita (Ca(OH2)), ligeramente soluble.Estos al reaccionar con los sulfatos alcalinos siemprepresentes como compuestos minoritarios en el cementoproducen los hidróxidos siguientes:
Ca(OH2) + K2SO4 CaSO4+2KOHCa(OH2) + Na2SO4 CaSO4+2NaOH
El p.H. es elevado debido a los iones OH
13
7
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O2 H2O
Fe2O3,H2OOHFe(OH)2
Fe 2+
ATMOSFERA
CONCRETO
ACERO
CAPA PASIVA
ANODO (-) CATODO (+)ANODO (-)
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O2 H2O Cl
Fe2OH
Fe(OH)2
ATMOSFERA
CONCRETO
ACERO
CAPA PASIVA
ANODO (-)
CATODO (+)CATODO (+)
e- e-
OH
Cl H+
Cl2 Cl3Fe2
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SUCEPTIBILIDADDEL SISTEMAACERO/CONCRETO
AGRESIVIDADDEL MEDIO
TIPO Y ESTADO
SUPERF. DEL ACERO
TIPO DE CEMENTO
DOSIFICACION DEL. CONCRETO
FISURACION
PRESENCIA DE: Cl2,
CO2, SO4
GRADO DE HUMEDADDEL CONCRETO
TEMPERATURA
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HOMOGENEA LOCALIZADA BAJOTENSION
DESENSODEL p.H< 9
DOSIS SUFICIENTES DEIONES DESPASIVANTES
PILAS DE p.H, 0DE AIREACIONDIFERENCIAL
CORRIENTESERRATICAS
PILASGALVANICAS
PRESFUERZO
d1
D2= 10d1
D2
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FACTORES QUE ACELERAN ELPROCESO DE CORROSIÓN
ADICIONES A LOS CEMENTOS
TIPO Y ACABADO SUPERFICIAL DE ACERO
CEMENTOS ALUMINOSOS
OXIGENO Y HUMEDAD > 60%
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REACCIÓN ÁLCALI-AGREGADO
AGUA Y/O ÁCALIS DEL
AMBIENTE
AGRIETAMIENTO QUE
SIGUE UN PATRON
DIFUSIÓN DE AGUA YÁLCALIS EN ELCONCRETO
DIFUSION DE ALCALISPRESENTES EN ELSISTEMA CAPILAR
REACCION DEL AGREGADO
AGREGADOS REACTIVOS
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AGREGADOS Y MINERALES POTENCIALMENTE REACTIVOS
VIDRIO VOLCÁNICO
RIOLITAS DACITASANDESITAS TRAQUITASGRAUVACA ARENISCASCALIZAS DOLIMITICASFILITASGNEISS
CUARZOOPALOCALCEDONIATRIDIMITA
CRISTOBALITAANDESITAHUEBANDITADOLOMITA
AGREGADOS
MINERALES
Ó
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Altoriesgo
Medianoriesgo
Sinriesgo
Condición 1Agregados
Condición 2solución deporo
Condición 3estado delconcreto
Reactivos
Inocuos
Altos Alcalis
Bajos Alcalis
Húmedo
Seco
Bajoriesgo
REACCIÓN ALCALI-AGREGADO
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PLANEACIÓN DE CADA UNA DE LAS ETAPAS DECONSTRUCCIÓN
DUEÑO
CONSTRUCTOR
SUPERVISOR
DISEÑADOR
CALCULISTA
PROVEEDORES
ESPECIFICACIONES ACI 117_01 RCDF 2004
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Selección y construcción adecuada de lacimbra ACI 347
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RCDF ACI 315
HABILITADO DELACERO DE REFUERZO
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ACI 311_ 99 PCA (DCMC),
NMX C 405
TRANSPORTE Y COLOCACIÓN
DEL CONCRETO
TECNICAS DE VIBRADO
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RCDF ACI 309 R 96
TECNICAS DE VIBRADO
CURADO DEL CONCRETO ACI 308 RCDF NMX C 405
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CURADO DEL CONCRETO ACI 308 RCDF NMX. C 405
BIEN Y A LA PRIMERA
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BIEN Y A LA PRIMERA.
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Que hacer con una estructura dañada?
Dejarla como esta
Repararla
Demolerla
Como?
A t d ti l t d
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Antes de reparar se tiene que conocer el estadoactual del concreto.
Extracción de núcleos de concreto.
Inspección visual del concreto.
Ensaye a compresión y evaluación del E
Neutralización del concreto.Análisis petrográficos.
Evaluación de la corrosión del acero
Análisis químico del concreto.Entre otros.
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ENSAYE A COMPRESIONSIMPLE Y MODULO DE
ELASTICIDAD
EXTRACCIÓN DEPROBETAS O NUCLEOS
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INMUEBLE PALMAS HILLS
RESISTENCIA A COMPRESION DEL CONCRETO NIVEL 19
AGOST O 2007
391
338
409369
429470
1 2 3 4 5 60
100
200
300
400
500
600
C o l u m n a
C o l u m n a
T r a b e
T r a
b e
L o s a
L o s a
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Modulos de elasticidad Concreto de fc=300 kg/cm2
Obra: Insurgentes Sur No. 863 Col Napoles
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
50
100
150
200
250
300
350
Fecha 20/07/07
Cliente:Fideicomiso Banco del Bajio 4064/10/67
Autorizo:
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ESCLEROMETRO(DUREZA SUPERFICIAL
DEL CONCRETO)
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PROYECTO ALPHA
ESTUDIO RESISTENCIA COLUMNAS ZONA
DE LABORATORIOS
ES CLEROMETRO 02 CCSA
34
25262626
21
27
3134
29
37
2223
28
24
323134
29
23
20
242526
30
34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920212223242526
0
10
20
30
40
50
Columnas donde se
sacaran nucleos.
+-
>30 = 300 65<30 =150 48
.
+-
ULTRASONIDO (CALIDAD DEL
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ULTRASONIDO (CALIDAD DELCONCRETO O POROS)
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1 6 6 6
2 1 5 0
1 9 0 4
1 9 4 8
1 6 4 8
1 6 0 4
2 1 0 5 2
3 4 3
1 9 7 3
2 3 6 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
CONTINUIDAD ELECTRICA ENTRE
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CONCRETO Y ACERO
(CORROSIÓN)
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NEUTRALIZACIÓN DELCONCRETO
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PETROGRAFÍA
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MICROSCOPIA
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VISTA ENMICROSCOPIO
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TERMOGRAFÍA
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MANO DE OBRA CALIFICADA
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!RIP¡
8/4/2019 Salvador patologia
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