DURABILIDAD DEL HORMIGON

Documentos relacionados
Ensayos y técnicas para determinar la durabilidad de los hormigones

Tema 19. Durabilidad del Hormigón en Climas Fríos

Durabilidad de hormigones en. Cálculo de vida en servicio en obras civiles

Durabilidad del Hormigón. El hormigón.. Pasta. cemento + agua aditivos químicos adiciones minerales. Interfaces. Agregados. partículas de roca

BOLETÍN TÉCNICO Hormigón sometido a ciclos hielo-deshielo

PARAMETROS DE DURABILIDAD EN CONCRETOS. Ing Luis Enrique Jaramillo Director Comercial Concretos Euclid Group Toxement S.A.

DURABILIDAD CONTROL DE CALIDAD PATOLOGÍAS DEL HORMIGÓN CORROSIÓN DE ARMADURAS

Introducción al estudio de la Durabilidad

Propiedades físicas y mecánicas de los materiales Parte I

TECNOLOGÍA DEL HORMIGÓN

Absorción por Succión Capilar del Hormigón Endurecido. Cristian Sakurai (1) Ing. Marcelo Barreda (2) ; Prof. Jorge Sota (2)

TEMA 7: CINÉTICA HETEROGÉNEA FLUIDO - SÓLIDO CQA-7/1

Capítulo 10. Efectos de superficie. Sistema respiratorio

Tema 6: Dosificación de hormigones.

Solidificación e Imperfecciones. en Sólidos

FLUJO DE AGUA EN EL SUELO Y ZONA NO SATURADA

TEMA 4 (Parte I) Ley de Darcy. Flujos hidráulicos a través de terrenos.

Física General II. Guía N 1: Hidrostática y Tensión Superficial

M.O.S.P. Dirección Provincial de Vialidad Córdoba. U.N.C. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales Geología. U.N.S. Departamento de Geología

TEMA 5: CINÉTICA HETEROGÉNEA. TRANSFERENCIA DE MATERIA CQA-5/1

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO REACTORES QUÍMICOS AVANZADOS

CAPITULO 6 Elementos de Mecánica de Rocas

LABORATORIO DE FENÓMENOS COLECTIVOS

Movimiento de Fluidos en conductos: Porosidad.

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL SILABO

Compactación de suelos Suelo cemento

CEMENTO INDUSTRIAL EL CEMENTO HOLCIM INDUSTRIAL ES RECOMENDADO PARA CONSTRUCCIONES INDUSTRIALES DE MAYOR RESISTENCIA Y DURABILIDAD

PRACTICA Nº 7 ENSAYO DE COMPACTACIÓN. OBJETIVO: Densificar la masa de suelo en campo.

CAPITULO I GENERALIDADES DEL CONCRETO. 1.1 El concreto como material

Tema 7: Fabricación, colocación y protección del hormigón.

Actualización Norma NCh170:2016 Hormigón requisitos generales (Durabilidad) Gerardo Staforelli V.. Septiembre 2016

Objetivos Docentes del Tema 6:

Compactación de hormigón

MECANISMOS DISIPATIVOS Y SUS FUERZAS IMPULSORAS

Medición in situ de la Permeabilidad al Aire del Hormigón: Status Quo

Edificio Coltejer. Medellín, Antioquia. CONCRETO DE ALTAS RESISTENCIAS. Ficha Técnica. Versión 4. Octubre Cel u l a r #250

Maestría en Ingeniería Vial. Curso de Posgrado. PAVIMENTOS RÍGIDOS Diseño Construcción Técnicas de Reparación

CALIFICACIÓN DE LAS SOLDADURA POR RAYOS X.- Una vez vistos los distintos defectos que se pueden presentar en una unión soldada, vamos a intentar el

LUBRICACIÓN HIDROSTÁTICA

ADITIVOS PARA EL CONCRETO DE HOY

Temperaturas de impulsión muy bajas. Reducido espesor. Mínima incorporación de peso adicional. Soporta grandes cargas. Aislamiento acústico

CONDICIONES DE FRONTERA DIFUSION ESTACIONARIA DE MASA A TRAVES DE UNA PARED

Labranza y temperatura del suelo. Francisco Rojo

Productos Planta Santa Ana. Arena 4.75 mm (Arena Industrial) Lastre 25 mm (Lastre Fino) Piedra 25 mm (Cuartilla Industrial)...

César Bartolomé Muñoz Director del Área de Innovación

Dinámica de Fluidos. Mecánica y Fluidos VERANO

3.2. Transporte de contaminantes en el agua subterránea. Proceso por el que los solutos son transportados por el movimiento de la masa de agua

Examen de TECNOLOGIA DE MAQUINAS Septiembre 95 Nombre...

aro^_fifa^a iìáë=_~ μå_ä òèìéò mêçñéëçê=`çä~äçê~ççê af`lmfr OPENCOURSEWARE INGENIERIA CIVIL I.T. Obras Públicas / Ing. Caminos

Seminario 12. Durabilidad y Comportamiento frente a Acciones accidentales: Fuego. Angel Arteaga, Dr. Ing. Caminos. IETcc CSIC

Tema 1. Mecánica de sólidos y fluidos. John Stanley

GASTO ESPECÍFICO DEL ABSORBENTE. LINEA DE TRABAJO DEL PROCESO DE TRANSFERENCIA DE MASA.

ZONA BOCATOMA CENTRAL HIDROELECTRICA

DINÁMICA DE LOS FLUIDOS

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

CINÉTICA QUÍMICA SOLUCIONES A LAS ACTIVIDADES DE FINAL DE UNIDAD

Programación y Construcción de Estructuras. Procedimiento de Construcción de Estructuras de Concreto

DETERMINACION DE LAS CURVAS DE FLUJO MEDIANTE EL VISCOSIMETRO DE TUBO CAPILAR

A continuación se detallan cada una de las propiedades coligativas:

ESCUELA INDUSTRIAL SUPERIOR. Normas consultadas: IRAM 1505:2005 Agregados. Análisis Granulométrico. G-9 a G-11: Agregado grueso

Proceso de elaboración del Hormigón Estructural

TUBOS ARMADOS DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN

Túneles y Galerías. Necesidades y soluciones

Práctica 1: Áridos, prescripciones y ensayos

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR

Ciclo roca suelo. Ciclo erosivo. Propiedades fisico - quimico de los minerales arcillosos. Estructura de los minerales arcillosos CICLO ROCA SUELO

Viscosímetros. Explicaciones complementarias/ Versión 0.0/ MODULO 2/ CÁTEDRA DE FÍSICA/ FFYB/ UBA/

Soluciones Analíticas de Navier Stokes.

Concreto de Alto Desempeño vs. Concreto de Alta Resistencia

Oferta tecnológica: Nuevo método para evaluar la durabilidad de los hormigones mediante el uso de geles conductores

CEMENTO DE ALTO HORNO CAH 40 LOMA NEGRA

TEMA7 : Fluidos Capitulo 1. Fluidos en equilibrio

Diseño de mezclas de hormigón para pavimentos

Definición. Motobomba: Bomba cuya energía es suministrada por un motor de explosión

20/01/2012. Cantidad de energía mecánica necesaria requerida para producir una compactación total del concreto sin producir segregación

El Espesor de Recubrimiento como Parámetro de Diseño por Durabilidad. Lilian Eperjesi, Luis Fernández Luco

convección (4.1) 4.1. fundamentos de la convección Planteamiento de un problema de convección

COLEGIO DE BACHILLERES DEL ESTADO DE QUERÉTARO Plantel No. 7 El Marqués GUIA DE REGULARIZACIÓN DE FÍSICA II UNIDAD 1

Uso de estándares ASTM en la industria de los aditivos en Colombia

ENSAYOS DE PERMEABILIDAD EN SUELOS COMPACTADOS

CONCRETO AUTOCOMPACTANTE Tecnología y sostenibilidad para la construcción

Capítulo 1. Propiedades de los fluidos y definiciones. - Problemas resueltos -

UTILIZACIÓN DE NUEVOS HORMIGONES ESTRUCTURALES EN LA PREFABRICACIÓN: EL HORMIGÓN AUTOCOMPACTANTE

HIDRAULICA DE POTENCIA. Unidad 1. Bases físicas de la hidráulica

Teoría de Adhesión. La teoría de adhesión trata de explicar los fenómenos macroscópicos que se aprecian en dos superficies en contacto:

TEMA II.5. Viscosidad. Dr. Juan Pablo Torres-Papaqui. Departamento de Astronomía Universidad de Guanajuato DA-UG (México)

PARTE 2 - ESPECIFICACIONES RELATIVAS A LOS MATERIALES Y HORMIGONES

FISICA I HOJA 8 ESCUELA POLITÉCNICA DE INGENIERÍA DE MINAS Y ENERGIA 8. ELASTICIDAD FORMULARIO

UNIDAD 2 HIDRAÚLICA. GENERALIDADES. Capítulo 1 CONCEPTOS BÁSICOS

Hidrología. Ciencia que estudia las propiedades, distribución y circulación del agua

4. DIFUSION EN SÓLIDO

Disoluciones: La disolución ideal y propiedades coliga4vas

TRANSFERENCIA DE CALOR

CALIDAD QUE ALCANZA LA PERFECCIÓN

2.1.- Sólidos, Líquidos y Gases: Propósito

Convección Problemas de convección 1.1. PROBLEMAS DE CONVECCIÓN 1

REHABILITACIÓN DE ACEQUIAS Y CANALES CON RESINAS. CENTRO NACIONAL DE TECNOLOGÍA DE REGADÍOS 2 de junio de 2016

3.14. Reparación de estructuras de hormigón

Transcripción:

DURABILIDAD DEL HORMIGON

BIBLIOGRAFIA "Concrete: Structure, Properties and Materials". Mehta, P. and Monteiro, P. Ed. Prentice Hall. 1993. "Durabilidad del Hormigón Estructural". Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón. 2001. "Concrete". Mindess, S. and Young. J. Ed. Prentice Hall. 1981. "Properties of Concrete". Neville, A. Ed. Pitman Publishing. 1981.

La Durabilidad y el Diseño Estructural En el diseño de una estructura se contempla: - Resistencia: capacidad para soportar las cargas sin que colapse. - Aptitud en servicio: capacidad de absorber deformaciones compatibles con los valores máximos admisibles. - Durabilidad: permanencia de las propiedades de diseño en tiempo, sin costos excesivos de mantenimiento.

Por qué se degradan los materiales? Todo lo que existe en la naturaleza y en el universo evoluciona hacia la forma más ordenada de la materia, que es la de menor energía y consecuentemente más estable. (Segundo principio de la termodinámica). Los materiales que utilizamos en la construcción se obtienen de materias primas que en la naturaleza se hallan en un estado de equilibrio.

Por qué se degradan los materiales? Materiales Industrializados materia proceso de material prima industrialización resultante equilibrio se entrega energía en mínima energía exceso energía el material tiende a perder el exceso de energía, reacciona con el medio y se transforma, dando lugar al deterioro.

La degradación es un proceso inevitable, lo que se pretende es controlar la velocidad de degradación de modo que el deterioro que experimentan los materiales sea suficientemente lento y compatible con la vida útil en servicio.

En todo sólido poroso, la resistencia y durabilidad se hallan directamente vinculadas a las características de la estructura de poros.

Porosidad Resistencia Durabilidad en el Hormigón Al relacionar la porosidad con la resistencia y la durabilidad surge que: Hormigones de alta resistencia, adecuadamente dosificados y curados, presentan una buena durabilidad. Hormigones de buena durabilidad con niveles medios o relativamente bajos de resistencia. Tal es el caso de los que contienen altos contenidos de adiciones activas (altos contenidos de escoria para ambientes marinos).

- Desde el punto de vista de la resistencia interesa la porosidad total del hormigón. - Desde el punto de vista de la durabilidad interesa los poros interconectados entre sí y con el exterior, ya que permiten el acceso de sustancias que resultan agresivas al hormigón o a las armaduras. 1 2 3 1 es más resistente que 2. 1 y 2 resultan más durables que 3.

Las sustancias agresivas pueden ingresar disueltas en soluciones acuosas o en el aire. Mecanismos de transporte - Permeabilidad - Difusión - Capilaridad El estudio de estos mecanismos, bien definidos mediante leyes físicas, se complica cuando el medio poroso es el hormigón.

PERMEABILIDAD El movimiento del fluido se produce debido a un gradiente de presión que actúa como fuerza impulsora. Diferencia de presión hidrostática: presa. Diferencia de presión de gases: avance de un tren de alta velocidad en un túnel.

Permeabilidad al Agua El escurrimiento del agua bajo un gradiente hidráulico queda representado por la ley de Poiseuille: Q = π.r 4.ΔP / 8.μ.L Q: caudal de agua que atraviesa el poro para un régimen de escurrimiento laminar. r ΔP L

Permeabilidad al Agua La velocidad media de escurrimiento de agua en el capilar: Vm =Q / π. r 2 =(π.r 4.ΔP/8.μ.L) / r 2 π Vm = r 2.ΔP / 8.μ.L Vemos como la permeabilidad depende del tamaño del poro.

Permeabilidad al Agua y a Gases En la práctica, para evaluar la permeabilidad al agua y a gases de un material se utiliza la ley de Darcy que involucra un coeficiente de permeabilidad k: Q = -(k / μ).a.dp / dz Q kw = Q/(A. (h/l)) [m/seg] kw hormigón: 10-11 a 10-12 m/seg P +dp A dz P kg = ((μ.q.l)/a). 2P/(P 12 -P 22 ) [m 2 ] kg hormigón: 10-16 a 10-17 m 2.

DIFUSION El ingreso del fluido se produce por diferencia de concentración entre dos puntos. Se da en fases líquidas y gaseosas. Ingreso de sustancias en estado gaseoso (dióxido de carbono presente en el aire) Ingreso de sustancias en estado líquido (sales disueltas en el agua)

DIFUSION El parámetro que cuantifica este mecanismo es el coef. de difusión D [longitud 2 /tiempo], definido en la primera ley de Fick: Jx = D. dc/dx Jx: flujo de materia en la dirección x. dc/dx: gradiente de concentración en la dirección x. Para analizar la cinética de la difusión se aplica la segunda ley e Fick: C(x,t) = Cs (1 - erf (x / (2(D.t) 0.5 ))) Vemos como la difusión no depende del tamaño de poros, pero sí de la conectividad de los poros.

[Cl-] (Kg/m3 de hormigón) DIFUSION Perfil de Cloruros Hormigón con CPN y a/c = 0.50 La segunda ley de Fick se utiliza para evaluar el ingreso de cloruros en el hormigón. 6 5 4 3 2 Hormigón elaborado con un CPN a/c = 0.37 D = 2.92 x10-12 m 2 /s a/c = 0.50 D = 9.64 x10-12 m 2 /s a/c = 0.66 D = 15.1 x10-12 m 2 /s 1 0 0 10 20 30 X(mm)

ABSORCION CAPILAR Tensión superficial (γ): es la fuerza que provoca un desplazamiento de la superficie del líquido. Por efecto de la tensión superficial es que la superficie de un líquido, en un tubo capilar, forma meniscos. La Ley de Jurín rige el ascenso del líquido en un tubo capilar: h = (2. γ.cos ө) / r.g.ρ h

ABSORCION CAPILAR Cuando el transporte de líquidos en sólidos porosos se debe a la tensión superficial que actúa en los capilares, en base a las ecs. de Darcy y Laplace se puede calcular la velocidad de ascenso del líquido en el tubo capilar. Para un tubo horizontal de longitud L, despreciando el peso del agua, la velocidad es: V = dl / dt L = [(r.γ.cos ө) / 2.μ] 0.5.t 0.5 La velocidad de ascenso es directamente proporcional al radio del capilar.

ABSORCION CAPILAR L = [(r.γ.cos ө) / 2.μ] 0.5.t 0.5 L = S. t 0.5 S: capacidad de absorción capilar [g/m 2.seg 0.5 ]. W / A = S. t 0.5 El volumen de agua por unidad de superficie. La absorción capilar depende del tamaño del poro, de los mecanismos de transporte es el que conduce líquidos en forma más rápida.

ABSORCION CAPILAR La absorción capilar es una herramienta útil para caracterizar la estructura porosa en forma comparativa. Según experiencias propias, en hormigones con CPN y distintas a/c: a/c S [g/m 2.seg 0.5 ] 0.40 2.41 0.50 3.19 0.60 3.86

CONSIDERACIONES RESPECTO DE LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE EN EL HORMIGON 1) Las sustancias ingresan al hormigón mediante más de un mecanismo de transporte. 2) El mecanismo de transporte depende del contenido de humedad en el hormigón. zona expuesta al aire (capilaridad y difusión) zona de marea (capilaridad y difusión) zona sumergida (difusión)

3) Las sustancias agresivas ingresan por los poros conectados con el exterior y la circulación dentro del hormigón depende de: - El tamaño de los poros - La conectividad poros muertos poros aislados poros interconectados

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia de la cantidad de agua y razón a/c Actúan directamente sobre el tamaño de poros y la conectividad. La permeabilidad se reduce a medida que disminuye el tamaño de los poros, porque el Q depende de r. La difusividad se torna lenta cuando los capilares están segmentados con productos de hidratación.

Grado de hidratación necesario para obtener la segmentación de capilares

Coeficiente de permeabilidad al agua de pastas en función de la razón a/c

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia de los Agregados A mayor Tmáx se magnifican las características adversas de la zona de interfase, aumenta la exudación, la permeabilidad y la difusividad. Resistencia cuc[kg/m 3 ] a/c Tmáx[mm] kw [cm/s] moderada 356 0.50 38 1x10-10 baja 148 0.75 75 a 150 30x10-10

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia de los Agregados Variación de kw en función de la razón a/c para hormigones de distinto tamaño máximo, mortero y pasta.

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia de las Adiciones Minerales Activas pasta sin AMA pasta con AMA - refinan la estructura de poros capilares. - disminuyen la conectividad. (CSH)p (CSH)s - reducen el espesor de la interfase pasta-agregado. El efecto combinado de todas estas modificaciones se traduce en una disminución notable del transporte de sustancias, cualquiera sea el mecanismo. HC

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia del Hormigón de Recubrimiento En una estructura las propiedades del hormigón no son homogéneas en todo el volumen del elemento, se diferencian dos zonas: - el núcleo del elemento, de mejor calidad, vinculada a la resistencia. - el recubrimiento, de menor calidad, asociada a la durabilidad.

Parámetros que Influyen en los Mecanismos de Transporte Influencia del Hormigón de Recubrimiento - la segregación. El recubrimiento se ve afectado por: - el tiempo y tipo de compactación. - la terminación superficial. - el tiempo y tipo de curado. Estas variables producen un aumento local de la a/c y de la porosidad.

Reducción del Transporte de Fluidos Medidas a Tomar - Reducir el tamaño de los grandes capilares en la matriz de cemento (mayores a 100nm). - Reducir la conectividad de la red de capilares. - Reducir los efectos adversos de la interfase pasta-agregado. disminuir la a/c. aumentar el cuc. considerar Tmáx y granulometría de los agregados. compactación y curado adecuados. utilizar AMA. reducir la fisuración.

DURABILIDAD Diseño Materiales Ejecución Curado Naturaleza y distribución de poros Mecanismos de transporte Deterioro del hormigón Deterioro de las armaduras Físico Químico Corrosión Resistencia Condiciones superficiales Rigidez Seguridad Aspecto Funcionalidad

Deterioro del Hormigón por Acciones Físicas Desgaste de la superficie Fisuración Abrasión Cavitación Cambios de volumen Erosión Carga estructural - Sobrecarga e impacto - Carga cíclica - Gradientes de humedad. Temperatura normal - Presión por cristalización de sales en los poros Exposición a temperaturas extremas - Acción de congelación y deshielo. - Fuego

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Desgaste Superficial - Abrasión - Erosión - Cavitación Fisuración - Presión por cristalización de sales en los poros. - Acción de congelación y deshielo del agua.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Abrasión: desgaste en seco por fricción de elementos y partículas sólidas (pisos industriales, pavimentos). Erosión: desgaste por la acción de fluidos que contienen partículas sólidas en suspensión (conductos para transporte de agua, vertederos). - Se desgasta la pasta, se exponen el agregado fino y grueso, se debilita la adherencia pasta-agregado.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Cavitación: asociada a la formación de burbujas de vapor que colapsan debido a un cambio brusco de presión, producido por cambios de dirección en el agua que fluye a velocidades altas (vertederos, túneles). - El deterioro se manifiesta como picaduras locales.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Medidas a Considerar - Hormigón resistente, baja razón a/c. - Agregados con granulometría adecuada, Tmáx no mayor que 37,5 mm. - Buena adherencia pasta-agregado. - Superficies de terminación lisas. - Curado adecuado. - Diseño adecuado del conducto, evitar desniveles de la superficie, cambios bruscos de pendiente.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Desgaste Superficial - Abrasión - Erosión - Cavitación Fisuración - Presión por cristalización de sales en los poros. - Acción de congelación y deshielo del agua.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Fisuración por Cristalización de sales El agua con sales disueltas ingresa a través de los poros interconectados. El agua se evapora, por cambio de temperatura o humedad, la solución salina se satura y se produce la cristalización. La presión de cristalización de NaCl puede superar los 2000 Kg/cm 2. Cuanto menor es el tamaño de los poros, mayor es la magnitud del deterioro.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Fisuración por Cristalización de sales Secuencia del daño - En primer lugar se ve afectada la pasta, la presión de cristalización de las sales supera la resistencia a tracción de la pasta, se fisura y luego se desprende. - Los agregados gruesos quedan expuestos y el deterioro avance en la zona de interfase pastaagregado. - Se debilita la adherencia del agregado con la pasta y el agregado se desprende.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Fisuración por Cristalización de sales Deterioro de una alcantarilla

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Desgaste Superficial - Abrasión - Erosión - Cavitación Fisuración - Presión por cristalización de sales en los poros. - Acción de congelación y deshielo del agua.

DETERIORO POR ACCIONES FISICAS Fisuración por Congelamiento El agua al congelarse aumenta su volumen un 9%. El deterioro se origina en la superficie y puede alcanzar varios cm de profundidad. El daño está relacionado con: - la estructura de poros capilares de la pasta. - las características de los agregados. - grado de saturación del hormigón, mayor 85%, la resistencia a la congelación se reduce.

Congelación - Deterioro de la Pasta Independientemente de la teoría, se admite: - Cuando el poro se llena de hielo producirá presiones que pueden causar la rotura de la pasta. - El agua fluye de los poros más pequeños a los más grandes, razón por la cual resulta beneficioso la incorporación intencional de aire.

Congelación - Deterioro del Agregado Los agregados porosos, con poros pequeños (0,5 μm), retienen agua y se saturan fácilmente.

Deterioro por congelación y deshielo Estructuras de hormigón con alto grado de humedad: pavimentos, tableros de puentes, revestimientos de canales, diques de hormigón. Fisuras en el mortero Pavimento deteriorado en coincidencia con zonas de acumulación de agua.

Incorporación intencional de aire - Las pequeñas burbujas de aire, con diámetro comprendido entre 50 y 300 μm, actúan como vasos de expansión permitiendo que el agua se congele si ejercer presión sobre el hormigón. - El contenido de aire varía entre el 3-6% del volumen del hormigón, depende del contenido de pasta, a mayor Tmáx del agregado menor contenido de aire. - Interesa el volumen total de aire, el tamaño y la separación entre las burbujas (factor de espaciamiento de 0.2 mm).

Incorporación intencional de aire Burbujas pequeñas y bien distribuidas Burbujas grandes y más separadas