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• Alejandro Ovando

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PATOLOGÍA DEL CONCRETO

ÍNDICE I. II. III. IV.

INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..…3 CONCEPTOS FUNDAMENTALES…………………………………..…….4 TIPOS DE FALLAS PATOLÓGICAS……………………………….……..16 CONCLUSIÓN……………………………………………………………….24

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I.

INTRODUCCIÓN

El concreto es el material de construcción más utilizado en las sociedades actuales. Sus prestaciones mecánicas y la poca necesidad de mantenimiento le han hecho el material más competitivo de entre todos los posibles. Mientras que el concreto correctamente constituido, colocado y curado, ofrece una larga vida de servicio ante la mayoría de los ambientes naturales e industriales, ocurren fallas en las estructuras del concreto que representan valiosas lecciones para controlar los factores responsables de la falta de durabilidad. Se puede decir entonces que el deterioro de las estructuras de concreto es causado principalmente por un medio ambiente agresivo, por especificar materiales no apropiados y por prácticas constructivas deficientes. Por otra parte, la ejecución y el control de calidad son primordiales para asegurar una durabilidad adecuada, ya que una mala puesta en obra puede conducir a un concreto poco durable, aun habiendo sido fabricado con materiales de elevada calidad.

La Patología del Concreto se define como el estudio sistemático de los procesos y características de las “enfermedades” o los “defectos y daños” que puede sufrir el concreto, sus causas, sus consecuencias y remedios. En resumen, se entiende por Patología a aquella parte de la Durabilidad que se refiere a los signos, causas posibles y diagnóstico del deterioro que experimentan las estructuras del concreto.

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II.

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

MATERIALES El concreto está compuesto de cemento calcáreo, agua y agregados como elementos principales. Como elementos secundarios pueden estar presentes aire, adiciones, aditivos y fibras. Las propiedades y características; así como las especificaciones requeridas de los materiales empleados en la producción de concreto, deben ceñirse a la normatividad NTP vigente en el país, en caso de no existir ésta se ceñirán a la Norma ASTM. Las Normas se deben cumplir teniendo en mente no sólo un valor especificado de resistencia (compresión, flexión, o corte) sino también, como aspecto fundamental, la durabilidad. CEMENTO El cemento portland es producto de la calcinación de rocas calizas y arcillosas; y ocupa entre el 7% y 15% del volumen de la mezcla. El agua ocupa entre el 14% y el 18% del volumen de la mezcla e hidrata al cemento portland, por complejas reacciones químicas, dando como producto final Tobermorita que es el producto responsable de la resistencia del concreto. La mezcla de cemento portland y agua se conoce como pasta y sirve como lubricante de la mezcla fresca. La pasta endurecida provee de propiedades al concreto. AGUA Puede emplearse como agua de mezclado y/o curado del concreto, aquella que no tenga un pronunciado olor o sabor, que éste limpia y libre de aceites, cítricos, sales, ácidos, azúcares, materia orgánica y/o cualquier otra sustancial perjudicial a la estructura terminada. De preferencia se utilizará agua potable. Los cubos de pruebas de morteros preparados con aguas no potables y ensayadas de acuerdo a la norma ASTM C 109, deberán tener a los 7 y 28 días resistencias en compresión no menores del 90% de la de muestras similares preparadas con agua potable que cumple con los requisitos de la Oficina Panamericana de la Salud. Las sales u otras sustancias nocivas presentes en los agregados y/o aditivos deben sumarse a las que puede aportar el agua de mezclado para evaluar el contenido total de sustancias inconvenientes. La suma de los contenidos de ion cloruro presentes en el agua y los demás componentes de la mezcla, no deberán exceder de los valores indicados en los capítulos correspondientes de las Normas. Por razones de durabilidad no se empleará agua de mar en ningún caso. Página 3

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AGREGADOS Los agregados ocupan entre el 59% y el 76% del volumen de la mezcla. Son granulares; naturales o artificiales. Por conveniencia se les separa en agregado fino y grueso. Provienen de rocas pero también se emplean los artificiales. Los agregados se consideran un llenante de la mezcla que controla los cambios volumétricos de la pasta e influye sobre muchas de las propiedades del concreto. Los agregados deberán cumplir con los requisitos de la Norma NTP 400.037, que se complementarán con los de las especificaciones de obra. Los agregados fino y grueso deberán ser manejados como materiales independientes, debiendo ser cada uno de ellos procesado, transportado, manipulado, almacenado y pesado de manera tal que la pérdida de finos sea mínima, que mantengan su uniformidad, que no se produzca contaminación por sustancias extrañas, y que no se presente rotura o segregación importante en ellos. AGREGADO FINO Como agregado fino se considera aquel comprendido entre el Tamiz Nº 4 y el Tamiz Nº 200 y que proviene de arenas naturales o de la trituración de rocas, gravas u otras fuentes aprobadas. El agregado fino no deberá presentar reactividad potencial (álcali-sílice y/o álcali-carbonato), con los hidróxidos alcalinos de la pasta. La granulometría debe ser cerrada y encontrarse dentro de los límites indicados en la NTP 400.037. ó la ASTM C 33. El agregado fino podrá consistir de arena natural. Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares o semiangulares, duros, compactos y resistentes; y estará libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. En ningún caso el agregado fino deberá tener más del 45% de material retenido entre dos tamices consecutivos. No se permitirán variaciones mayores de 0.2 en el módulo de finura, con respecto al valor correspondiente a la curva adoptada para la selección de los ingredientes de la mezcla. El agregado fino debe encontrarse libre de arcilla y de partículas deleznables; de material que pasa el Tamiz de 74 micras; de partículas livianas como mica, carbón o lignito; de sulfatos y materia orgánica. Se recomienda como valores máximos: Terrones de arcilla y partículas deleznables......... 1,0% Material que pasa el tamiz de 74 micras............

3,0%

Partículas livianas............................... …………….0,5% Sulfatos como SO4.............................................. 1,2% Página 4

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El agregado fino debe estar libre de cantidades perjudiciales de materia orgánica. Si su color, en el ensayo colorimétrico, es mayor que el Ámbar Nº 3, se debe rechazar. Si la coloración es causada por agentes distintos a la materia orgánica se puede acudir al ensayo de relación de resistencias. Si la resistencia relativa a los 7 días no resulta menor del 95% el agregado puede usarse. El agregado fino, en el ensayo de estabilidad de volumen, no deberá tener una pérdida de peso promedio mayor del 10% cuando se ensaya con sulfato de sodio o del 15% cuando se ensaya con sulfato de magnesio. Podrá ser aceptado si se comprueba que al ser expuesto a condiciones de intemperismo parecidas da pruebas de comportamiento satisfactorio. AGREGADO GRUESO Como agregado grueso se considera al material granular comprendido entre el Tamiz de 2" y el Tamiz Nº 4, y proviene de la trituración de gravas naturales o de rocas u otras fuentes aprobadas. Deberá cumplir con los requisitos indicados en la Norma NTP 400.037 o, alternativamente, en la Norma ASTM C 33. Sus partículas serán limpias, de perfiles preferentemente angulares o semiangulares, duros, compactos y resistentes, y de textura preferentemente rugosa, debiendo estar libre de partículas escamosas, materia orgánica u otras sustancias dañinas. La granulometría y el tamaño máximo elegidos para el agregado grueso deberán permitir obtener la máxima densidad del concreto con una adecuada trabajabilidad y un asentamiento dentro de los valores estipulados, en función de las condiciones de colocación de la mezcla. El tamaño nominal del agregado grueso no deberá ser mayor de: a)

Un quinto de la menor dimensión entre caras de encofrados; ó

b)

Un tercio del peralte de las losas; ó

c) Tres cuartos del espacio libre mínimo entre barras individuales de refuerzo, paquetes de barras, tendones o ductos de presfuerzo. Estas limitaciones pueden ser obviadas si, a criterio de la Supervisión, la trabajabilidad y los procedimientos de compactación permiten colocar el concreto sin formación de vacíos o cangrejeras. El agregado grueso no puede presentar reactividad potencial (álcali-sílice y/o álcali-carbonato) con los hidróxidos alcalinos de la pasta. La granulometría debe estar dentro de los límites que señalan las Normas ASTM ó NTP. Los agregados pueden mezclarse para obtener una granulometría continua. El porcentaje máximo Página 5

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de material que pasa la Malla Nº 200 para concreto a desgaste por abrasión debe ser de 3% para arena natural. Los índices de aplanamiento y alargamiento del agregado grueso procesado, no deberán ser mayores del 15%. El desgaste del agregado grueso, medido de acuerdo al ensayo ASTM en la máquina de Los Ángeles, no podrá ser mayor del 40%. El contenido de sustancias perjudiciales en el agregado grueso, no deberá ser mayor que las siguientes especificaciones: Terrones de arcilla y partículas deleznables.........0,25% Partículas blandas...............................

5,00%

Material que pasa el Tamiz de 74 micras........... 1,00% Cantidad de partículas livianas....................

0,50%

Contenido de sulfatos, como SO4....................

1,20%

El agregado grueso sometido al ensayo de estabilidad de volumen, de acuerdo a ASTM, deberá tener una pérdida de peso promedio no mayor del 12% cuando se ensaya con sulfato de sodio o del 18% cuando se ensaya con sulfato de magnesio. El lavado de las partículas de agregado grueso se deberá hacer con agua potable o agua libre de materia orgánica, sales o sólidos en suspensión. No se empleará agua de mar. ADITIVOS Los aditivos son productos químicos que se incorporan a la mezcla para modificar una o algunas propiedades del concreto. Deben cumplir con las especificaciones dadas por las Normas ASTM, las Recomendaciones ACI ó la Norma NTP 339.086. El empleo de aditivos deberá ser sometido a la aprobación previa de la Supervisión y no autoriza a reducir el contenido de cemento de la mezcla. El fabricante y/o vendedor debe proveer la información que permita establecer su "compatibilidad" con el cemento y materiales empleados, y su eficiencia dentro de la mezcla de concreto. Puede ser recomendable el empleo de aditivos inhibidores de la corrosión o películas protectoras de la superficie del concreto. El concreto contiene aire atrapado, entre 1% y 3% del volumen de la mezcla, y puede contener aire intencionalmente incorporado, entre 1% y 7% del volumen de la mezcla. Este último tipo de aire se logra empleando aditivos. Página 6

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El Constructor proporcionará a la Supervisión la dosificación recomendable del aditivo e indicará los efectos perjudiciales debidos a variaciones de la misma. Los aditivos empleados en obra deben ser de la misma composición, tipo y marca que los utilizados para la selección de las proporciones de la mezcla de concreto. ADICIONES Las adiciones minerales se incorporan a la mezcla para modificar sus propiedades, especialmente trabajabilidad, resistencia y durabilidad. Comprenden las puzolanas, escorias de alto horno, cenizas y microsílices. Todas ellas han demostrado, tanto en los ensayos del laboratorio como en la experiencia de obra, grandes ventajas derivadas de su empleo. FIBRAS Las fibras se incorporan al concreto preferentemente para mejorar su resistencia en tensión y corte. Pueden ser metálicas, de vidrio, o de cloruro de polivinyl. Con éstas últimas se han obtenido excelentes resultados. Puede considerarse pertinente intensificar el microrefuerzo en el concreto (mediante el uso de fibras) dado que contribuye a mejorar la durabilidad siempre que se cumplan las Normas ASTM C 1116. Se requiere aprobación del Ingeniero Proyectista. DOSIFICACIÓN La proporción relativa de los distintos ingredientes debe estar adecuadamente dosificada, de tal manera que la suma de sus volúmenes absolutos sea 1 y el concreto antes de ser colocado en los encofrados sea trabajable y ya colocado tenga las propiedades deseadas, incluidas resistencia y durabilidad. El procedimiento a seguir para la selección de las proporciones queda a criterio del contratista o del vendedor de concreto premezclado, estando dada por la Supervisión la garantía del cumplimiento de las especificaciones. Para la selección de las proporciones o “diseño de la mezcla” no debe utilizarse “recetas únicas” existiendo dosificaciones por peso, bajas relaciones agua/cementante, granulometrías continuas, y baja relación de vacíos. El proporcionamiento a ser empleado dependerá de las propiedades y características de los materiales; propiedades particulares del concreto especificado, especialmente trabajabilidad, resistencia y durabilidad; y de las condiciones bajo las cuales el concreto será producido, colocado y curado. El asentamiento seleccionado deberá tener en consideración el tamaño de la sección que va a ser vaciada, la cantidad y espaciamiento del acero de refuerzo, los sistemas de colocación, y los mecanismos de compactación. Debe Página 7

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seleccionarse el menor asentamiento que permita una adecuada colocación con el procedimiento de compactación disponible. Para controlar la presencia de cambios volumétricos significativos, el concreto deberá trabajarse en estado plástico, con el mayor contenido posible de ingredientes sólidos; mínimo asentamiento posible (mínimo contenido de agua y baja relación agua/cementante); mayor tamaño máximo nominal del agregado grueso compatible con las dimensiones de la estructura. El aire incorporado debe ser empleado sólo cuando ello sea necesario, por cuanto él puede disminuir el contenido de agua de mezclado, reducir la exudación, disminuir la capilaridad por obturación de capilares, y mejorar el comportamiento del concreto ante los ciclos de humedecimiento y secado y de congelación y deshielo, pero también puede reducir la resistencia del concreto en 5% por cada 1% de aire incorporado. La temperatura del concreto al momento de su colocación debe estar por debajo de los 35°C. El concreto que se mantenga en agitación se debe colocar y compactar dentro de los 45 minutos posteriores a su producción, a fin de evitar el retemplado. Es recomendable la determinación de los tiempos de fraguado inicial y final para determinar la necesidad de utilizar aditivos retardantes o acelerantes que controlen la velocidad con que se da este fenómeno. Ello servirá para regular los tiempos de mezclado y de transporte al sitio de la obra, de manera que no se vaya a ver afectada ni la manejabilidad ni la resistencia del concreto. Es conveniente que durante la fase de diseño de mezclas, o selección de las proporciones, se obtengan las curvas de desarrollo de la resistencia de cada tipo de concreto a las siguientes edades: 1, 3, 7, 14, 28, 56, y 90 días. Dependiendo de las condiciones de exposición del concreto a agentes agresivos, se deben tomar las precauciones del caso según el agente y mecanismo de daño.

COMPACIDAD DEL CONCRETO Es la capacidad de acomodamiento que tienen las partículas de los ingredientes sólidos que lo componen y se define como la cantidad de materiales sólidos (en volumen absoluto) por unidad de volumen del concreto. La compacidad depende de la calidad y cantidad de los ingredientes del concreto. Puede verse afectada por la segregación, en el estado plástico. La correcta distribución de sus componentes, a través de la masa, es importante para mantenerlo tan sólido como Página 8

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sea posible. Para que el concreto sea compacto, denso, sólido, homogéneo, y por tanto resistente y durable, se requiere: a) El uso de un cementante de buena calidad y la aplicación de bajas relaciones agua/cementante. b)

El uso de agregados densos, poco porosos y bien graduados.

c)

El más bajo contenido de agua de mezclado.

d)

Adecuado manejo y correcta colocación y compactación en los encofrados.

e)

Un cuidadoso procedimiento de retiro de los encofrados.

f) Protección y curado adecuados, con buenas prácticas de puesta en servicio. Aún con una alta compacidad y buena homogeneidad, el concreto presenta en su interior una estructura relativamente porosa; y, eventualmente microfisuras o fisuras. Para entender la estructura porosa del concreto, es necesario conocer adecuadamente los conceptos que se indican en el acápite relativo a porosidad.

POROSIDAD Se define como porosidad a la cantidad de espacios vacíos que quedan inmersos en la masa del concreto como consecuencia de la evaporación del agua libre de la mezcla y de la presencia del aire naturalmente atrapado. Los poros del concreto, dependiendo de su tamaño, se subdividen en: POROS DE AIRE ATRAPADO Corresponden a las burbujas de aire que quedan naturalmente atrapadas y/o intencionalmente incluidas (mediante un aditivo) en la masa de concreto. Se les conoce como poros de compactación y poros de aire incorporado. Su diámetro es mayor de 0,2 mm (200 micras) y no suelen estar interconectados. Se subdividen en poros capilares o macroporos; y poros gel o microporos. Los poros capilares o macroporos se encuentran por fuera del gel cemento. Su forma es variable y su tamaño oscila entre 0,00002 mm (0,02 micras) y 0,2 mm (200 micras) de diámetro. Cuando están interconectados y abiertos al exterior, son suceptibles de ser saturados y por ellos ocurre la permeabilidad del concreto a los fluidos. En general, cuando aumenta la cantidad de poros capilares, se

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reduce significativamente la resistencia del concreto a los ataques físicos, químicos o biológicos. Los poros gel o microporos son los poros que presenta la pasta de cemento hidratada y endurecida (poros intersticiales del gel de cemento) y su diámetro es menor de 0.00002mm (0.02 micras). No intercambian agua con el medio ambiente, a menos que la humedad que presenten se encuentre por debajo del 20%. IMPORTANCIA Los más importantes para la durabilidad del concreto son los poros capilares y los macroporos. Considerando la estructura porosa que se ha descrito, se pueden definir, por ser vitales para la durabilidad, la absorción y la porosidad fundamental o abierta. La porosidad fundamental o abierta puede ser definida como la relación entre el volumen de poros accesible al agua y el volumen aparente de la probeta; está relacionada con los poros u oquedades interconectados a través de los cuales es posible que ocurra el transporte de fluidos y/o el intercambio de sustancias disueltas. Su valor está dado por la ecuación siguiente:

PA = 100(Psss-Ps)/(Psss-Pm)

INTERACCIÓN POROS- MEDIO AMBIENTE Para que se desarrollen procesos de deterioro de carácter físico, químico o biológico, tanto en el concreto como en la armadura de acero, debe darse una interacción entre los materiales de la estructura y el medio ambiente circundante. En ello intervienen; la PERMEABILIDAD del concreto a los fluidos (gases o líquidos), a través de los macroporos, los poros capilares y las fisuras; y el MICROCLIMA (condiciones de humedad, de temperatura, de presión y la presencia de agentes agresivos), que rodea la superficie del concreto. El alcance de la penetración, así como la velocidad y el efecto del transporte de agentes agresivos dentro del concreto, depende principalmente de: (a) la estructura de los poros y fisuras dentro del concreto; (b) la presencia de humedad; y,

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(c) los mecanismos de transporte. Del mismo modo, la velocidad y la magnitud de las reacciones que se puedan presentar entre los agentes agresivos y el concreto, depende a su vez de: el tipo y la concentración de las sustancias agresivas, la composición química del cemento y las propiedades químicas y mineralógicas de los agregados; de la temperatura y presión; de la humedad relativa efectiva; y, de la naturaleza y distribución de los poros y fisuras.

ABSORCIÓN La absorción del concreto puede ser definida como la relación entre la masa de agua que penetra los poros saturables y el peso seco de la muestra penetrada por el agua.

A = 100(Psss-Ps)/Ps

PERMEABILIDAD La permeabilidad es aquella propiedad que permite que el concreto pueda ser atravesado por un fluido (líquido, gases, iones) por causa de una diferencia de presión entre las dos superficies opuestas del material. Usualmente la permeabilidad se determina por el caudal filtrado del agua, de acuerdo a la Ley de Darcy, en la cual el flujo es laminar y permanente. La permeabilidad del concreto al agua, depende de: la permeabilidad de la pasta de cemento (poros capilares); de la permeabilidad y granulometría de los agregados; de la proporción de pasta en relación a la del agregado; y de los vacíos causados por una compactación deficiente o por los capilares del agua de exudación (macroporos). La velocidad, profundidad de penetración y efectos del fluido y/o los agentes agresivos disueltos, están regidos por la forma y estructura de los poros y por el microclima que rodea la superficie del concreto. En general, la permeabilidad de la pasta depende de la relación agua/cementante, del grado de hidratación del cementante y de la edad de la pasta. Según Mindress y Young, un concreto de baja permeabilidad no sólo requiere de una baja relación agua/cementante, sino también de un adecuado período de curado húmedo, dado que a medida qu avanza la hidratación del cemento, la red de poros se va cerrando como consecuencia de la formación de C-S-H. Es decir Página 11

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que con el curado húmedo continuo va disminuyendo el valor del coeficiente de permeabilidad (Kp) hasta llegar a una completa discontinuidad de los poros capilares, pero en función de la relación agua/cementante. El tiempo de curado, en días, requerido para producir un sistema discontinuo de poros capilares en el concreto, asumiendo un curado húmedo continuo es de:

AGUA/CEMENTANTE

TIEMPO DE CURADO

0.40……………………………

3

0.45……………………………

7

0.50……………………………

28

0.60 ……………………………

180

0.70……………………………

365

En concretos cuya relación agua/cementante es mayor de 0.70 la completa discontinuidad de los poros capilares nunca puede ser alcanzada, aún con un curado húmedo continuo; y, por lo tanto, estos concretos tendrán permeabilidad relativamente más alta.

HERMETICIDAD La hermeticidad es la capacidad del concreto de refrenar o retener el agua sin escapes visibles. Al reducir las bajas relaciones agua/cementante, la segregación y exudación contribuyen a la hermeticidad del concreto. La inclusión de aire también ayuda a la hermeticidad. Para ser hermético el concreto también debe tener alta compacidad y estar libre de fisuras y vacíos.

MECANISMOS DE TRANSPORTE Para que operen los mecanismos de transporte entre el concreto y el microclima que rodea la superficie, se pueden presentar tres situaciones; transporte en aire

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húmedo (por difusión); transporte por agua de lluvia o salpicaduras de agua (por succión capilar); transporte por inmersión (por presión hidrostática). En el caso del transporte en el aire húmedo, los procesos de transporte de gases, agua o sustancias disueltas en el agua, son procesos de difusión que se dan en función de la humedad relativa del aire. Estos procesos de difusión, son inducidos por una tendencia al equilibrio cuando hay una gradiente de concentraciones. Así, la difusión del oxígeno avanza a través del concreto a medida que éste es consumido durante la corrosión del acero de refuerzo, lo cual causa una diferencia de concentraciones de C02 dentro de los poros del concreto. Del mismo modo, el CO2 se difunde en el concreto, en la medida que se da una reacción química entre el CO2 y la cal libre que hay en las paredes de los poros, reduciendo a su vez la concentración de CO2. La difusión de agua o vapor de agua ocurren cuando se producen cambios en la humedad del ambiente o cuando el concreto se seca, es decir cuando hay una diferencia de concentración. El efecto de la succión capilar depende de la energía superficial de los poros del concreto y por ello, la tendencia a "adsorber" agua por parte de estas superficies crea una succión capilar, siempre que haya agua disponible. En poros verticales, la altura de la columna de agua dentro del poro, es regulada por un equilibrio entre las fuerzas de adsorción de la superficie de los poros y el peso de dicha columna de agua. Para el caso de succión capilar en dirección horizontal, la profundidad de penetración depende del exceso de agua en la superficie del concreto y de la duración de esta situación, es decir si hay inmersión o no y cuánto dura. Por lo anteriormente expuesto, el concreto "absorbe" agua del medio ambiente, a través de su sección capilar, a una velocidad considerablemente mayor de la que se pierde por evaporación; y, en consecuencia, la humedad relativa efectiva (al interior del concreto) tiende a ser superior a la humedad relativa del ambiente que lo rodea (microclima). El transporte por inmersión se da para las estructuras sumergidas permanentemente en agua en las que la penetración de ésta se da por succión capilar, lo cual muy probablemente es acentuado por penetración inducida como consecuencia del aumento de la presión hidráulica. Un transporte continuo de agua a través del concreto, ocurre solamente cuando el agua se puede evaporar de las superficies del concreto que están expuestas al aire. La intensidad de este transporte depende de la relación que se establezca

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entre la tasa de evaporación, la tasa de sección capilar, y la presencia y continuidad de la presión hidráulica.

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III.

TIPOS DE FALLAS PATOLÓGICAS

El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción; otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil; y otros pueden ser consecuencia de accidentes. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura, la cual incluye: 1.Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura, incluyendo cargas de diseño, el microclima que la rodea, el diseño de ésta, la vida útil estimada, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso que recibe, la cronología de daños, etc. 2.Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura. 3.Auscultación de los elementos afectados, ya sea mediante mediciones de campo o pruebas no destructivas. 4.Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico, tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; verificación de características especiales o adicionales, según requerimientos. 5.Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo 6.Conocimiento del tipo, cantidad y magnitud de los procesos de degradación de las armaduras de refuerzo, los cuales determinan, a través del tiempo, la resistencia, rigidez y permeabilidad de la estructura; recordando que sus condiciones superficiales influyen, y todo ello se refleja en su seguridad, funcionalidad, hermeticidad y apariencia; en suma en su comportamiento y vulnerabilidad. 7.Verificación que el acero de refuerzo cumpla con la resistencia requerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con las especificaciones indicadas en los Página 15

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planos y memoria de cálculo de las estructuras. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas ASTM correspondientes. Deben tomarse muestras representativas del acero de refuerzo, de acuerdo a Norma, con la frecuencia y alcance indicados en las especificaciones de obra. Estas muestras deben ser seleccionadas al azar y se definen como un conjunto de barras o rollos extraídos aleatoriamente de un lote, del que se obtiene la información necesaria que permita apreciar una o más de las características, de manera de facilitar la toma de decisiones sobre su empleo. Una muestra se considerará como una fracción extraída de la barra o rollo con una longitud de un metro para ser sometida al ensayo. Se recomienda que las muestras para los ensayos de calidad de cada diámetro del acero empleado, deben estar conformadas cuanto menos por cinco unidades de productos de características similares por cada 40 toneladas o cantidad inferior; dos se emplearán en la ejecución de ensayos para evaluación de las propiedades mecánicas (una para cada ensayo) y tres para efecto de los demás ensayos.

De acuerdo con las especificaciones técnicas definidas por el Ingeniero Estructural, y con las exigencias y tolerancias definidas en las Normas ASTM ó NTP, el certificado de calidad de las propiedades y características de cada diámetro suministrado del acero de refuerzo, debe contener como mínimo lo siguiente: -

Nombre y dirección de la obra. Fecha de recepción de las muestras y de realización de los ensayos. Norma bajo la cual se fabricó el material y bajo la cual se efectúan los ensayos. Peso por unidad de longitud de la barra, alambre, malla, o torón de refuerzo y su conformidad con las variaciones permitidas y su diámetro nominal. Características del corrugado, si lo hay. Resultados el ensayo de tracción, incluyendo resistencia a la fluencia y resistencia última, y porcentaje de alargamiento obtenido del ensayo. Conformidad con la Norma de Fabricación. Nombre y firma del responsable del ensayo y el Director del Laboratorio.

La importancia del ataque debido a procesos corrosivos justifica un tratamiento especial de las causas y consecuencias del mismo, así como de su forma de control. El valor mínimo de recubrimiento con concreto para la protección de las armaduras debe ser de por lo menos 35 mm. Para ello deben respetarse las Página 16

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Normas que hacen referencia a los requisitos de recubrimiento del refuerzo convencional y de tendones de refuerzo no adheridos. Una recomendación final muy importante es que cuando se requiere protección del acero de refuerzo contra el fuego, los recubrimientos deben incrementarse.

Fallas de las estructuras de concreto Las fallas que ocurren en estructuras de concreto se pueden clasificar dentro de las siguientes categorías: - Fallas durante la concepción y diseño - Fallas por materiales - Fallas por construcción - Fallas por operación de las estructuras - Fallas por falta de mantenimiento La planeación y el diseño de una estructura no sólo deben basarse en su función, sino también en las condiciones ambientales y en la vida estimada de servicio. Para ello, es indispensable que los profesionales que intervienen en la fase de diseño del proyecto, sean consecuentes no solo en aplicar métodos de cálculo altamente desarrollados: sino también, en considerar los aspectos tecnológicos que aporta la Ingeniería de Materiales. Debido al notable avance que han tenido los métodos de cálculo de estructuras que consideran diversas hipótesis de carga, normas, cálculos, dimensiones y detalles, y tienden a optimizar los recursos disponibles en un proyecto de construcción, hoy en día hay una mayor inclinación hacia construir estructuras más esbeltas y algunas veces con factores de seguridad más bajos (que no ponen en riesgo la capacidad estructural, pero si pueden afectar la durabilidad). Pero fallas de concepción y diseño de una estructura pueden darse por muchas razones, entre ellas; Por ausencia de cálculos o por no valorar todas las cargas y condiciones de servicio. Por falta de un diseño arquitectónico apropiado. El diseño estructural debe incluir los conceptos arquitectónicos y viceversa.

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Por falta de drenajes apropiados (eliminar el agua es eliminar el problema). El desagüe sobre el concreto hay que evitarlo; lo mismo que la presencia de agua estancada. Del mismo modo, deben reducirse las salpicaduras y los ciclos de humedecimiento y secado. Por no proyectar juntas de contracción, de dilatación o de construcción. Hay que entender que el diseño y construcción de estructuras implica la presencia de fisuras y grietas, que deben ser controladas mediante la disposición del llamado "acero de retracción y temperatura" y/o de juntas. Por no calcular de manera apropiada todos los esfuerzos y/o confiarse en los programas de computadora. Por no dimensionar apropiadamente los elementos estructurales y/o no disponer apropiadamente el refuerzo. -

Por imprecisiones en los métodos de cálculo o en las Normas.

Por no especificar la resistencia y características apropiadas de los materiales que se emplean (concretos y aceros). -

Por tolerar deformaciones excesivas en el cálculo.

-

Por falta de detalles constructivos en los planos.

Los materiales han experimentado cambios significativos y su selección debe estar basada en una calidad, una capacidad, una experiencia y una formulación. Por ejemplo, existe una gran variedad de cementos cuyas propiedades y características permiten diferentes usos y aplicaciones (por ello es importante elegir el cemento apropiado por razones de durabilidad); el agua no sólo debe cumplir con los requisitos de calidad; sino que también debe ser adecuadamente dosificada; los agregados deben tener granulometría continua y baja relación de vacíos, de lo contrario las mezclas tendrán alta tendencia a la segregación; el uso de aditivos debe ser racional y adecuado a las necesidades (sin excesos y sin exigir condiciones de riesgo para la estabilidad y durabilidad del concreto); las adiciones deben emplearse cuando hay lugar a ello y con conocimiento de causa. Con relación al diseño de las mezclas, es indispensable romper con la costumbre de utilizar "recetas únicas" dosificadas. La dosificación de los ingredientes debe hacerse por peso, con corrección de la humedad en los agregados, y con ajuste al agua de mezclado por absorción o aporte del agua libre de los mismos agregados. Como fallas más usuales por materiales se puede distinguir las siguientes:

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Por selección inapropiada y/o falta de control de calidad de los ingredientes de la mezcla. -

Por no diseñar y/o dosificar inadecuadamente la mezcla.

-

Por no respetar las tolerancias permisibles en el asentamiento de la mezcla.

-

Por utilizar agregados de tamaño equivocado.

-

Por utilizar exceso de aire incorporado.

-

Por adicionar agua al pie de obra, sin control.

Por no disponer de un factor de seguridad apropiado en el diseño de mezcla. -

Por no usar la curva agua/cementante de los materiales disponibles.

Por utilizar poco cemento (mezclas pobres y porosas), o por emplear exceso de cemento (mezclas ricas con alta contracción y fisuración). Por usar mezclas pastosas (con exceso de mortero) o pedrudas (con exceso de agregado grueso). Este tipo de mezclas tiene alta tendencia a la segregación y a la exudación. Por retardos excesivos en el fraguado, permitiendo la formación de fisuras por asentamiento y/o contracción plástica; pero además, puede afectar la adherencia mecánica entre el acero de refuerzo y el mismo concreto. Por la presencia del fenómeno de falso fraguado., que tiende a inducir un incremento en el agua de mezclado con la consecuente alteración de la relación agua/cementante.- Por fraguados acelerados que generan estructuras con bajas resistencias mecánicas Por bajas resistencias en el concreto, lo cual conduce a fatigas prematuras o detrimento de la durabilidad Por no hacer control de calidad al concreto, con lo cual se desconoce su capacidad resistente y su comportamiento. Por acero de refuerzo de calidad inapropiada o por insuficiencia en los anclajes y/o longitudes de desarrollo. Por olvidar que todo el acero principal longitudinal debe ser acero corrugado y que el acero liso solo es permitido en estribos, flejes y espirales.

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Una estructura fácil de construir tiene mayores probabilidades de estar bien construida, y por lo tanto ser más durable. Todo estructura se comportará ante las solicitaciones que se le hagan, según como haya quedado construida; y por ello, los procesos constructivos deben reflejar lo más fielmente posible (dentro de las tolerancias permisibles), los planos y las especificaciones dadas en las fases de planeamiento y diseño del proyecto. Algunos sistemas de construcción demandan una metodología y cuidados específicos. Se requiere experiencia previa, cuidados y calificaciones de la mano de obra, un control de calidad y precauciones que nos permitan obtener la calidad especificada. Sin embargo, las fallas más comunes por los aspectos constructivos se dan por las siguientes causas: -

Por no calcular y diseñar los encofrados.

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Por defectos o deformación de los encofrados.

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Por no respetar las tolerancias dimensionales permisibles en los elementos.

Por no inspeccionar los encofrados antes del vaciado, para verificar su integridad y estabilidad. Por no colocar apropiadamente ni asegurar el acero de refuerzo, permitiendo su desplazamiento durante el vaciado. Por no respetar la separación de barras y el recubrimiento de norma, mediante el uso de separadores adecuados. Por no inspeccionar el acero de refuerzo antes del vaciado, para verificar el cumplimiento de los planos y las especificaciones Por utilizar malos procedimientos de izaje y montaje de elementos prefabricados, con lo cual se inducen deformaciones no previstas, impactos, u otras condiciones que alteran sus propiedades. -

Por inadecuada interpretación de los planos.

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Por malas prácticas de manejo, colocación y compactación del concreto.

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Por labores de desencofrado prematuro o inapropiado.

Por indisposición de juntas apropiadas de contracción, dilatación y/o construcción. Por no adelantar procedimientos adecuados de protección y curado del concreto. Página 20

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Por precargar la estructura antes que el concreto tenga suficiente capacidad resistente. Por picar o abrir huecos en la estructura para soportar o conectar instalaciones anexas a la estructura. El comportamiento real de una estructura y su seguridad bajo las cargas y condiciones previstas de servicio, se fundamentan en un buen diseño, el uso de los materiales indicados, y la calidad de la construcción. De acuerdo con el concepto de "vida útil de servicio" existe un período para el cual la estructura se considera vigente hasta que se completa un cierto y determinado nivel aceptable de deterioro, bajo condiciones de uso. En la práctica la vida útil de servicio puede acabar antes del tiempo previsto por "abuso" de la estructura (p.e. incremento de las cargas permitidas, o acción de fenómenos accidentales como impactos, explosiones, inundaciones, fuego, u otras); o por cambio de uso (p.e. cambio de las cargas de servicio y/o cambio de las condiciones de exposición)

Sin embargo, hay que reconocer que las condiciones de servicio y el envejecimiento y deterioro de los materiales como el concreto, en la realidad, son impredecibles. Finalmente, hay que reconocer que las condiciones de servicio y el envejecimiento y deterioro de los materiales como el concreto, en la realidad, no son totalmente predecibles; y por lo tanto, para mantener la confianza en la integridad estructural, el comportamiento, la funcionalidad, la estabilidad, la durabilidad y la seguridad, es necesario realizar inspecciones rutinarias que derivarán en la necesidad de un mantenimiento, reparación, rehabilitación o refuerzo de la estructura. En la práctica, después de la puesta en servicio de una estructura, debería iniciarse el mantenimiento de la misma con una inspección preliminar y con base en ello y en las condiciones de operación del proyecto elaborar un "Manual de Mantenimiento". Este mantenimiento, al igual que el que se practica a los vehículos puede ser preventivo, correctivo o curativo según el grado de deterioro o de defectos que exhiba la estructura. El "mantenimiento preventivo" contempla los trabajos de reparación necesarios para impedir posibles deterioros o el desarrollo de los defectos ya apreciados. La limpieza de los sistemas de drenaje es tal vez el ejemplo más simple de mantenimiento preventivo. El "mantenimiento correctivo" hace referencia a la Página 21

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restitución de las condiciones originales de diseño, de tal manera que se restablezcan los materiales, la forma o la apariencia de la estructura. La restauración de estructuras, es un buen ejemplo de mantenimiento correctivo. El "mantenimiento curativo" tiene lugar cuando hay que reemplazar porciones o elementos de una estructura, por deterioro o defecto. La demolición y reparación de miembros estructurales, son técnicas empleadas para practicar el mantenimiento curativo.

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IV.

CONCLUSIÓN

La durabilidad del concreto está condicionada por sus constitutivos, además de una cuidadosa selección del diseño, transporte, mezclado, colocación, compactación y curado, y en forma determinante por las condiciones de exposición a las cuales estará sometido durante su vida útil.

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