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UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS FACULTAD DE INGENIERIA

TECNOLOGIA DEL CONCRETO Ing- Enrique Pasquel

Periodo 2010-1 1/237

CAMBIOS VOLUMÉTRICOS Y FISURACIÓN Ing. Enrique Pasquel C.

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1.- Que es una fisura?

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1.- Que es una fisura?


Es una rotura
Se ha superado la capacidad resistente del concreto
Puede tener o no implicancia estructural

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

¡ RECORDEMOS PRIMERO COMO SE COMPORTA EL CONCRETO Y COMO SE SUPERA SU CAPACIDAD RESISTENTE¡

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

Revisemos la Teoría de la Elasticidad Básica

PL ∆L = EA

P A

=σ

∆L L

=ε

σ = Eε

∆L = Deformación longitudinal P = Carga aplicada en el elemento L = Longitud inicial del elemento E = Módulo de Elasticidad del material A = Área de la sección del elemento

σ = Esfuerzo en la sección del elemento ε = Deformación longitudinal unitaria 6/237

1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN COMPRESIÓN?

Deformación Unitaria fisura inicial en compresión = 0.001 a 0.002 7/237

1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN COMPRESIÓN?

f´c=700 kg/cm2

f´c=500 kg/cm2

A mayor f´c el concreto se fisura a menor deformación unitaria en compresión pues es más rígido

f´c=400 kg/cm2 f´c=300 kg/cm2 f´c=210 kg/cm2

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN TRACCIÓN? 95 kg/cm2

El comportamiento en tracción es similar pero con valores de esfuerzo máximo f´t del orden del 10% al 15% del f´c

Comportamiento en tracción es similar pero con valores de deformación unitaria de fisuración del 10% al 15% de los de compresión 9/237

1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO ARMADO EN TRACCIÓN? El Concreto se fisura en tracción mucho antes de que trabaje el acero  ¡ Siempre está microfisurado ¡ Esfuerzo kg/cm2

Acero

¡El concreto debe fisurarse para que trabaje el acero en tracción¡

4,200 kg/cm2

30 kg/cm2

Concreto Def. Unitaria 0.00015

0.002

ε

0.2

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

Distribución rectangular de Esfuerzos de Whitney
Asume que el concreto no aporta nada en la resistencia en tracción de la viga

Viga en Flexión

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

ORDENES DE MAGNITUD ÚTILES PARA CALCULOS Y ESTIMACIONES

1

E = 4,700 √f´c expresado en Mpa (ACI 318-08) (En el rango de 725 a 1000 veces el f´c en kg/cm2 para concretos convencionales hasta 420 kg/cm2

2

f´t (Módulo de Rotura) = 0.10 a 0.15 f´c

3

Deformación unitaria de rotura en compresión : 0.0015 a 0.0020 = 1,500 x 10-6 a 2,000 x 10-6 = 0.15% a 0.20%

4

Deformación unitaria de rotura en tracción : 0.00015 a 0.00020 = 150 x 10-6 a 200 x 10-6 = 0.015% a 0.020%

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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones

OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- La resistencia del concreto en tracción es del orden del 10% al 15% de su resistencia en compresión 2.- El concreto tiene una deformación unitaria de rotura en tracción del orden del 10% al 15% de la de compresión 3.- La tendencia natural del concreto es ser muy sensible a fisurarse, cuando se supera generalmente su resistencia en tracción o cuando se supera su deformación unitaria de rotura en tracción 4.- En el concreto armado se deben producir microfisuras en la zona en tracción para que trabaje por adherencia el acero 5.- En el diseño en concreto armado no se considera ningún aporte del concreto en tracción, ni se incluye el recubrimiento en el cálculo 13/237

1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto

Distribución de las Fallas según las etapas del Proceso Constructivo

Materiales 4.5%

Uso y Matenimiento 7.5% Proyecto 37.0%

Ejecución 51.0%

Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996

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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto

Estructuras de Concreto Armado y Pretensado Distribución de las fallas en % del total 18% Juntas 12%

Panel en general

2% Pequeñas Superficies 11% Grandes Superficies

Losas de Pavimento 13%

Paneles de Fachada 30%

Silos, Depósitos, etc. 26% Estructuras Ordinarias 31%

Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996

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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto

Distribución según el Tipo de Falla producida Σ (%) > 100 por manifestación múltiple Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996

70

62

Fisuras

Número de casos %

60 50 40 30 20

20 15 11 8

10

22

Oxidación de armaduras Rotura del hormigón Ataque al hormigón Deformaciones excesivas Otras

0 16/237

1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto

Distribución de Fallas según la Edad de la Construcción

Mayor a 10 años 31.0% Entre 5 y 10 años 8.0% Entre 2 y 5 años 10.0%

En Construcción 31.0% Menor a 2 años 20.0%

Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996

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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto

OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- La mayoría de fallas (88%) son originadas por el Diseñador (37%) y por el Ejecutor de la Obra (51%) 2.- Las fisuras (62%)constituyen el tipo de falla más frecuente 3.- En la fase de construcción (31%) y dentro de los primeros 10 años de vida de la estructura (38%) se originan la mayor cantidad de fallas (69%) 4.- La fisuración es el problema recurrente más difundido a nivel mundial en las estructuras de concreto 5.- En la formación universitaria internacional se le dá muy poco énfasis y profundidad a este tema

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas

FISURAS OCASIONADAS POR CARGAS

Defectos de Diseño

Errores de Cálculo

Subestimación de Cargas

Sobrecargas Excepcionales

Especificaciones Deficientes

Sismo

Viento

Fatiga

Cambio Condiciones de Servicio

Procesos Industriales

Cambio Condiciones de Servicio

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SUB REFORZADA

Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SUB REFORZADA

Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SUB REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SUB REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SUB REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SOBRE REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SOBRE REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SOBRE REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SOBRE REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA SOBRE REFORZADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA PRETENSADA

Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA PRETENSADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA PRETENSADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA PRETENSADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

VIGA PRETENSADA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA CORTA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA CORTA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA CORTA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA LARGA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA LARGA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA LARGA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA LARGA

Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

COLUMNA LARGA

Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

FALLA POR CORTANTE EN VIGA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

FALLA EN COLUMNA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

FALLA POR CORTE EN PLACA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

FALLA POR CORTE EN COLUMNA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

FALLA POR CORTE EN PLACA

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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración

OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- Las fisuras por flexión en vigas se desarrollan en grupos progresando paralelamente a lo largo del elemento y creciendo en longitud 2.- Las fisuras por cortante en vigas tienen orientación inclinada en relación a las de flexión 3.- Las fisuras en columnas ocurren fundamentalmente en los extremos o en el centro dependiendo de la esbeltez 4.- La fisuración típica por corte en placas es con inclinación de aproximadamente 45 grados 5.- Las fisuras ocasionadas por cargas son progresivas en función del incremento de la solicitación

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones TIPOS DE FISURAS

ANTES DEL ENDURECIMIENTO

Movimiento del Encofrado

Movimiento de la subrasante

Contracción Intrínseca o Autógena

Asentamiento Plástico

Contracción Plástica por secado

Congelamiento y Deshielo

DESPUES DEL ENDURECIMIENTO

Contracción por carbonatación

Contracción por secado diferida

Flujo Plástico

Efectos Térmicos Internos y Externos

Agresión Química : ASR, Corrosión, Sulfatos

Congelamiento y Deshielo

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

PRINCIPIO BÁSICO : EFECTO DE LA RESTRICCIÓN A LA DEFORMACIÓN

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ……….

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Hagamos una idealización ………. LAS RESTRICCIONES A LAS DEFORMACIONES OCASIONAN REACCIONES Y...

!FISURACION! 73/237

PATRONES DE FISURACION TIPICOS

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PATRONES DE FISURACION

ASENTAMIENTO PLASTICO

A,B,C A,B,C Asentamiento Plá Plástico :

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FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

Concreto antes de fraguar Causa: • Después de haber sido colocado, vibrado y afinado, los componentes más pesados del concreto tienden a sedimentarse (segregación) en la fase líquida. • Si la exudación es muy alta el fenómenos se agrava. • Si hay restricciones al movimiento el concreto se agrieta!

• La probabilidad de fisurarse depende del recubrimiento y del diámetro de barra! 81/237

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

Influencia del recubrimiento, el diámetro de la barra y el asentamiento del concreto: Probabilidad de agrietamiento (%) Recubrimiento mm 19,5 25,4 37,5 50,8

Asentam = 5 cm #4 #5 #6 80.4 87.8 92.5 60 71 78.1 18.6 34.5 45.6 0 1.8 14.1

Asentam=7,5 cm #4 #5 #6 91.9 98.7 100 73 83.4 89.9 31.1 47.7 58.9 4.9 12.7 26.3

Asentamiento = 10 cm #4 #5 #6 100 100 100 85.2 94.7 100 44.2 61.1 72 5.1 24.7 39

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FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO

Panel fotográfico

Slump

Vaciado de losa 1 85/237

Panel fotográfico

Vaciado de losa 2

Enrasado de losa 1 y 2 86/237

Panel fotográfico

Losa Pulida

Presencia de fisura después 1h. 87/237

Panel fotográfico

Fisura por asent. Plástico (Losa 1)

Fisura por asent. Plástico (Losa 2) 88/237

Panel fotográfico

Tomada 4hrs. después (Losa 1)

Tomada 4hrs. después (Losa 2) 89/237

A,B,C A,B,C Asentamiento Plá Plástico : Causa : Poco recubrimiento y exudació exudación excesiva Solució Solución : Incorporar aire y/o fibra polipropileno y/o a/c baja,

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PATRONES DE FISURACION

CONTRACCION PLASTICA POR SECADO

D,E,F D,E,F Contracció Contracción Plá Plástica por secado:

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN INTRÍNSECA O AUTÓGENA ⇒

Proceso químico  Mito de la Contracción de fragua

⇒

Deformación unitaria : 30x 10-6  Esfuerzo ≈ σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 30x10-6 = 7.5 kg/cm2

⇒

No produce fisuración

⇒

Sólo puede ser importante con A/C< 0.40

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN POR CARBONATACIÓN

⇒

Proceso físico-químico  CO2 + Ca(OH)2CaCO3

⇒

Deformación unitaria : 20x 10-6 

⇒

Esfuerzo ≈ σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 20x10-6 = 5 kg/cm2

⇒

No produce fisuración Superficie débil

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN POR SECADO


Proceso físico  Evaporación agua de ADSORCION




Deformación unitaria : 400 a 1000 x 10-6 




Esfuerzo = σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 400 a 1000x10-6

=

= entre 100 a 250 kg/cm2


Siempre produce fisuración Reversible parcialmente




Se manifiesta en estado plástico y endurecido

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN POR SECADO


Depende del cemento, relación A/C, Tipo de agregado cantidad de agua, humedad relativa, temperatura de colocación, temperatura ambiente, viento.




Contracción plástica por secado  Cuando el concreto está fresco




Contracción por secado diferida  Luego de endurecido

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN POR SECADO

• 10-20% en un mes • 20-35% en tres meses • 60-80% en un año

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

FACTORES QUE AFECTAN LA CONTRACCIÓN POR SECADO Aumento de Contracción Efecto Acumulado

Condición Temperatura elevada del concreto

8%

1.00 x 1.08 = 1.08

15-17 cm vs. 7-10 cm Slump

10%

1.08 x 1.10 = 1.19

Tiempo excesivo en camión

10%

1.19 x 1.10 = 1.31

Uso de agregados de < T.M.

25%

1.31 x 1.25 = 1.64

Cemento alta contracción

25%

1.64 x 1.25 = 2.05

Agregados “sucios”

25%

2.05 x 1.25 = 2.56

Agregados con alta contracción

50%

2.56 x 1.50 = 3.84

Aditivos

30%

3.84 x 1.30 = 5.00

Aumento Total

Suma = 183%

Acumulado = 400% 98/237

3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO

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Fisuración por contracción plástica por secado

1.) Aparece agua de exudación en la superficie 2.) La tasa de evaporación supera la tasa de exudación 3.) La superficie del concreto se seca…. 4.) La superficie del concreto se contrae ….

5.) El concreto húmedo se resiste a contraerse…. 6.) Se desarrollan esfuerzos de tracción en el concreto en estado plástico…. 7.) Se originan fiSuras por contracción plástica por 100/237 secado

3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO
Velocidad de evaporación mayor que velocidad de exudación
Combinación peligrosa de temperatura ambiente, temperatura del concreto, humedad relativa y velocidad del viento.
Curado retrasado
Falta de planificación

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO En un día lindo, tibio, con brisa fresca y soleado, ideal para disfrutarlo ……….

!!!Será un día riesgoso para la fisuración por contracción plástica al vaciar concreto!!!!

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Efecto de la Temperatura, Humedad Relativa y Velocidad del Viento en la Tasa de Evaporación

Humedad Relativa %

Temperatura del Concreto ºF (ºC) (38 ºC)

(32 ºC)

(27 ºC)

Modo de Empleo :


Empezar con la temperatura del aire y

(21 ºC)

mover hacia arriba hasta intersectar la humedad relativa.


Mover hacia la derecha hasta intersectar la temperatura del concreto

(16 ºC)

(4 ºC)


Mover hacia abajo hasta intersectar la


Si la tasa es ≥ 1.0 kg/m2/h se presentan

condiciones que pueden producir fisuración


Si la tasa es ≥ 2.0 kg/m2/h se presentan condiciones que producirán fisuración

OJO si es mayor de

(38 ºC)

Velocidad del viento mph (km/hora)

0.8lb/pie2/hora(4.0kg/m2/hora)

TASA DE EVAPORACION

evaporación

(27 ºC)

Temperatura del aire ºF (ºC)

velocidad del viento


Ir hacia la izquierda y leer la tasa de

(16 ºC)

0.7lb/pie2/hora(3.5kg/m2/hora) 0.6lb/pie2/hora(3.0kg/m2/hora)

(40.0)

0.5lb/pie2/hora(2.5kg/m2/hora)

(32.0)

0.4lb/pie2/hora(2.0kg/m2/hora)

(24.0)

0.3lb/pie2/hora(1.5kg/m2/hora) 0.2lb/pie2/hora(1.0kg/m2/hora) 0.1lb/pie2/hora(0.5kg/m2/hora)

(16.0) (8.0) (3.2)

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

Estimación Velocidad del Viento Velocidad del Descripción viento [Km/h] 0 - 1,5 Calma 1,5 - 6,0

Efectos en el terreno El humo sube vertical

Corriente suave

El humo sube inclinado

6,0 – 11,0

Brisa ligera

Las hojas susurran

11,0 – 20,0

Brisa suave

Las hojas se mueven

20,0 – 28,0

Brisa moderada

28,0 – 35,0 35,0 – 45,0 45,0 – 56,0

El polvo se arremolina, se mueven las ramas pequeñas Oscilan los arbustos Brisa fresca pequeños El viento silba; es difícil Viento fuerte utilizar paraguas Viento muy fuerte Dificultad para andar 104/237

3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO Tasa de Evaporación  A Temperatura & humedad constante Incremento de velocidad del viento de 5 a 20 mph (8 to 32 kph)  300% 

 

A humedad & velocidad del viento constante Incremento de temperatura ambiente de 60 a 90 F (16 to 32 C)  300% A temperatura ambiente & velocidad del viento constante Disminución de humedad de 90 to 70%  300%

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO MEDIDAS PARA CONTROLARLA


Pantallas contra viento




Acabado en la sombra(Toldos) shade




Cubrir con plástico entre operaciones de acabado




Pulverizado con agua(neblina)




Reductores de evaporación




Colocar concreto en la noche

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO • Núcleo extraído para ver espesor de fisura por contracción plástica • En grietas por contracción plástica la profundidad fisurada no sobrepasa 2-5 cm, pero al cabo del tiempo puede alcanzar el fondo cuando actúe la contracción por secado diferida

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Fisuras por contracción plástica por secado

Tan pronto se detecte la fisura, se humedece ligeramente el concreto y se cierra mientras aún esté plástico! 108/237

Las fibras de polipropileno colaboran (junto con un buen curado) a evitar las fisuras por contracción plástica por secado 109/237

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D,E,F D,E,F Contracció Contracción Plá Plástica por secado: Causa : Permitir secado rá rápido Solució Solución : Curado oportuno, proteger del sol, viento, Usar fibra de polipropileno.

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PATRONES DE FISURACION

CONTRACCION POR SECADO DIFERIDA

I  Contracció Contracción por secado diferida

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H1_13.jpg

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H1_14.jpg

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Grieta potencial

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Caso Particular de Contracción por secado diferida : Alabeo en losas

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Diferencia de humedad, secado y contracción entre la parte superior e inferior

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Juntas Desportilladas construidas hace 1 año

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Junta Transversal Grieta

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Grietas

Junta Transversal

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Determinación del mayor espaciamiento entre juntas sin que se produzca fisuración Espesor de Losa Distancia Recomendable Distancia Máxima (cm) (m) (m) 10.0 2.0 2.40 12.5 2.5 3.00 15.0 3.0 3.60 17.5 3.5 4.20 20.0 4.0 4.80 22.5 4.5 5.40 25.0 5.0 6.00

Considerando efectos acumulados. 131/237

I  Contracció Contracción por secado diferida Causa :Espaciamiento incorrecto de juntas de contracció contracción. Solució Solución : Juntas de contracció contracción C/ 24 a 30 veces el espesor del elemento .

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PATRONES DE FISURACION

AGRIETAMIENTO (CRAZING)

J,K: J,K: Agrietamiento(crazing) Agrietamiento(crazing)

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

AGRIETAMIENTO (CRAZING)
Operaciones de terminación con agua presente en la superficie
Rociado de agua sobre la superficie durante las operaciones de acabado
Muy alta relación agua/cementante
Terminación prematura
Exudación excesiva

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H4_66.jpg

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H4_67.jpg

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J,K: J,K: Agrietamiento(crazing) Agrietamiento(crazing) Causa : Espolvoreo de cemento o planchado de la superficie con exudació exudación en proceso, exudació exudación en elementos con encofrado hermé hermético y mal vibrados. Solució Solución : Monitorear exudació exudación, usar aire incorporado en elementos encofrados, cuidar vibrado, curar bien.,

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PATRONES DE FISURACION

EFECTOS TERMICOS INTERNOS Y EXTERNOS

G,H G,H Efectos té térmicos Internos o externos

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EFECTOS TÉRMICOS INTERNOS Sistema Adiabático : No entra ni sale calor

El concreto puede desarrollar en un periodo entre 24 y 72 horas una temperatura pico proporcional a la cantidad y tipo de cement o cemento m ás la temperatura de colocación. colocación. más Tipo de Cemento Tipo I Tipo II Tipo V Tipo IPM Tipo IP

Incremento promedio de temperatura por cada bolsa de cemento en un ciclo de 24 a 72 horas en sistema adiabatico 6.0 5.8 5.4 5.5 5.0

°C °C °C °C °C

1 m3 de concreto con 8 bolsas de cemento Tipo I puede generar = 8 x 6 oC = 48 oC adicionales a la temperatura de colocación 145/237

EFECTOS TÉRMICOS INTERNOS MAÑANA

TARDE

NOCHE

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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

δL = α L ∆T δL = Deformación longitudinal α = Coeficiente de expansión térmica ≈ 7 a 10x10-6/ oC L = Longitud inicial del elemento ∆T

= Gradiente térmico

σ = Eε= Kr E α ∆T Kr = Coeficiente empírico por fricción en la base = 1.0 para restricción total

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CONTRACCION TERMICA INICIAL Shock Térmico Es el acortamiento de la pieza estructural provocado por la caída de temperatura al enfriarse el elemento, luego del calentamiento producido por el calor de hidratación del cemento. En caso de coartarse la posibilidad de contracción, pueden aparecer fisuras. 148/237

3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones

Cálculo de Gradiente Máximo para Shock Térmico Si σ ≈ 30kg/cm2 a 50 kg/cm2 para concretos convencionales E ≈ 250,000 kg/cm2 para concretos convencionales

α ≈ 7 a 10x10-6/ oC Por otro lado :

σ = Eε= Kr E α ∆T

Luego ∆T ≈ 12 oC a 28 oC dependiendo de cada caso particular Conservadoramente se restringe en el rango de 10 oC a 20 oC 149/237

Cómo evitarla

CONTRACCION TERMICA INICIAL

• Elementos delgados • Colocar el concreto a baja temperatura • Uso de retardadores • Bajo contenido de cemento • Uso de cementos con adiciones • Proteger del sol • Evitar horarios mas cálidos • Proteger del frío nocturno • Juntas • Armaduras de repartición de tensiones • Buen curado

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ACUEDUCTO

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ACUEDUCTO

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ACUEDUCTO 159/237

G,H G,H Efectos té térmicos Internos o externos Causa : Permitir mucha temperatura interna, gradientes té térmicos mayores de 10º 10ºC sin juntas de dilatació dilatación. Solució Solución : Cementos con bajo calor de hidratació hidratación, controlar temperaturas, liberar calor, juntas de dilatació dilatación c/30 m. max. max. en losas expuestas a la intemperie con gradientes > 10º 10ºC,

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PATRONES DE FISURACION

CORROSION

L,M L,M Corrosió Corrosión

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En el ánodo se liberan electrones y se forman iones ferrosos: Fe

Fe++

+

2e-

En el cátodo se liberan iones hidroxilo: H2O + ½ O 2 +

2e-

OH163/237

RESISTENCIA A LOS CLORUROS Efecto de los Cloruros en la Durabilidad del Concreto

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168/237

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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”

VISTA GENERAL

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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”

FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA

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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”

FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA DESPRENDIMIENTO DEL RECUBRIMIENTO DEBIDO AL HINCHAMIENTO DEL REFUERZO CORROIDO 173/237

ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”

FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO LONGITUDINAL DE VIGA

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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

VISTA GENERAL

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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA

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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

ESTADO DEL REFUERZO EXISTENTE UNA VEZ RETIRADO EL RECUBRIMIENTO DE LA COLUMNA

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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

ESTADO DEL REFUERZO EXISTENTE UNA VEZ RETIRADO EL RECUBRIMIENTO DE LA VIGA

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“POSTE DE CONCRETO”

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CORROSION DEL REFUERZO LONGITUDINAL DEL POSTE

L,M L,M Corrosió Corrosión Causas : Concreto poroso, poco recubrimiento, cloruros, condició condición de exposició exposición, carbonatació carbonatación. Solució Solución : Concretos con a/c baja (0.40 a 0.50), aumentar recubrimientos, usar cementos adecuados, microsí microsílice, lice, inhibidores (nitritos), protecció protección cató catódica.

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PATRONES DE FISURACION

REACCION ÁLCALI-SILICE

N: Reacció Reacción Álcalilcali-Sílice

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EFECTOS EN LA DURABILIDAD – REACCIÓN ÁLCALI -SÍLICE Efecto de ASR en la Durabilidad del Concreto

La reacción Álcali-Sílice (ASR) afecta todo tipo de estructuras e implica como principal contribución de señal de socorro a millares de estructuras de concreto en Norte América

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Reacción Álcali-Sílice en USA y Canadá

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

188/237

Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

203/237

Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR




Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.




Formación del gel alcalisilice.




El gel absorbe el agua y se expande.




Se producen fisuras.

204/237

Reacción Álcali-Sílice

205/237

Reacción Álcali-Sílice

206/237

Reacción Álcali-Sílice

207/237

Reacción Álcali-Sílice

208/237

N: Reacció Reacción AlcaliAlcali-Sílice Causas : Agregados reactivos + cementos con alto contenido de álcalis, humedades relativas > 80% , temperaturas > 30º 30ºC. Solució Solución antes de producido : Descartar agregados peligrosos, Cementos con bajo álcali, sales de litio. Solució Solución una vez detectado : Demoler.

209/237

Tiempo de aparición de fisuras Cargas Reac. álcaliagregado Corrosión Contracción de secado Contracción térmica inicial Contracción plástica Asentamiento plástico 1h

1d

7d

1 mes

1 año

50 años

Tomado del GEHO-CEB Boletín No.12 210/237

Fig. 1: El Primer Día del Concreto

Asiento Plástico 0 3h

Contracción Plástica

6h

ACCIONES FISICAS 211/237

Fig. 3: El Primer Año del Concreto Contracción Térmica Inicial í d 1

a

5 días

Fisuración en Mapa 15 días

Retracción Hidráulica

ACCIONES FISICAS 212/237

TIEMPO DE APARICIÓN DE FISURAS

213/237

4.- Tolerancias en la aceptabilidad de fisuras

Comité ACI 224R 214/237

5.- Estrategias para la evaluación de fisuras

1.- Recopilar la mayor cantidad de información técnica del proyectista, constructor, supervisor. 2.- Tratar de reconstruir el proceso constructivo y/o la condición de servicio 3.- Registrar y tratar de identificar patrones de fisuración 4.- Monitorear espesores y movimiento de las fisuras 5.- Recurrir a equipos interdisciplinarios en lo aplicable 6.- Elaborar una hipótesis sustentada en la evidencia y evitar las suposiciones o especulaciones

215/237

5.- Estrategias para la evaluación de fisuras

216/237

5.- Estrategias para la evaluación de fisuras

217/237

5.- Estrategias para la evaluación de fisuras

218/237

5.- Estrategias para la evaluación de fisuras

219/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

• Reparación parcial • Reparación total • Inyección de fisuras

220/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

221/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

AGENTES DE PEGADO • Pasta cementicia • Epoxi • Latex • Acetatos de Polivinilo • Butadieno de Estireno • Acrílicos FORMAS DE PEGADO • Flexible • Rígido 222/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

FISURAS PASANTES Recomendación: • Inyección de gel • Inyección de sellador de baja viscosidad (acrílico, etc. )

223/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

224/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw

225/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw

226/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw

227/237

5.- Estrategias para la reparación de fisuras

Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw

228/237

Reparación de Juntas

•Preparación de Superficie

229/237

Reparación de Juntas

Aplicación de un mortero acrílico, con fibras, de reparación estructural

230/237

Mezcla y aplicación del material de reparación

Mortero de reparación estructural, baja retracción, alta adherencia

231/237

Se deja endurecer el material

232/237

Corte de la nueva junta y sello

233/237

CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

REFUERZO NUEVO COLOCADO TRASLAPADO AL EXISTENTE LIMPIADO MEDIANTE ARENADO 234/237

CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”

ETAPAS DEL PROCESO DE REPARACION

235/237

FIN 236/237

REFERENCIAS

SITIOS WEB:


ACI International : www.concrete.org




Portland Cement Association : www.cement.org




Concrete Pavement Association : www.pavement.com




ASTM : www.astm.org

DOCUMENTOS DE REFERENCIA:


ACI Manual of Concrete Practice




Patologí Patología de Estructuras de Hormigó Hormigón Armado y Pretensado por José José

Calavera
Guide to Concrete Repair – US Bureau of Reclamation


Concrete Repair and Maintenance Illustrated – Peter H. Emmons

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