2.- factores que afectan la durabilidad del concreto.

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“A Dios que siempre me acompaña,
y me da fuerzas para seguir
adelante”
“A mis Padres, por estar ahí; en los
momentos más difíciles.”
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INTRODUCCIÓN
Los concretos constituidos con materiales apropiados convenientemente
proporcionados y bien consolidados, aseguran la durabilidad de las
construcciones. Al efecto, además de las estructuras construidas durante el
antiguo Imperio Romano, edificaciones contemporáneos con más de 100 años
de antigüedad, brindan testimonio de la durabilidad dad del concreto. Sin
embargo, a la par del desarrollo tecnológico que permita utilizar cementos de
mejor calidad y concretos relativamente impermeables, la contaminación que se
acrecienta producto de nuestra época, ofrece nuevos retos a la ingeniería.
El estudio de la durabilidad de las estructuras de concreto armado y
pretensado ha evolucionado gracias al mayor conocimiento de los mecanismos
de transporte de líquidos y gases agresivos en el concreto, y así se permite
evaluar la vida útil de una estructura en el tiempo, expresada en número de años
y no en criterios subjetivos del tipo “más o menos adecuada” para un cierto grado
de exposición.
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INDICE
DURABILIDAD DEL CONCRETO…………………………………………………4
DEFINICIÓN
FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDIDAD DEL CONCRETO
ACCIONES DE CONGELACIÓN Y DESHIELO………………………………….9
ATAQUE QUÍMICO………………………………………………………………….6
LIXIVIACIÓN…………………………………………………………………10
ÁCIDOS………………………………………………………………………12
CONCLUSIONES…………………………………………………………………..14
BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………..15
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DURABILIDAD DEL CONCRETO
1.- CONCEPTO: El ACI define la durabilidad del concreto, como la habilidad
para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, la abrasión, o
cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que
produzca deterioro del concreto.
La conclusión primordial que se desprende de la definición anterior, es que la
durabilidad no es un concepto absoluto que dependa solo del diseño de
mezcla, sino que está en función del ambiente de exposición y las condiciones
de trabajo a las cuales lo sometamos.
En este sentido, no existe un
concreto “durable” por sí mismo,
ya que las características físicas,
químicas y mecánicas que
pudieran ser adecuadas para
ciertas
circunstancias
no
necesariamente lo habilitan para
seguir siendo “durable” bajo
condiciones diferentes.
Tradicionalmente se asoció la
durabilidad a las características
resistentes del concreto y
particularmente a su resistencia
en compresión, pero las experiencias prácticas y el avance de la investigación
en este campo han demostrado que es solo uno de los aspectos involucrados,
pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable.
El problema de la durabilidad es sumamente complejo, en la medida en que
cada situación de exposición y condición de servicio ameritan una
especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como
para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que
es usual que en este campo las generalizaciones resulten nefastas.
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Para alcanzar una adecuada durabilidad, se deben seguir algunos pasos:
elección de los materiales, dosificación, fabricación y puesta en obra, así
como conocer las condiciones agresivas a las que estará sometida la obra,
para considerarlo en la mezcla.
1. Elección de materiales: El concreto difícilmente será durable, si sus
materiales constituyentes (agua, agregados, cemento, aditivos y/o
adiciones); no son los más adecuados o no cumplen con las
especificaciones.
2. Dosificación: La resistencia de un concreto, no es por si sola, una
medida de durabilidad. Es importante diseñar la mezcla de forma
adecuada, considerando las características de los materiales que se
tienen (agregados, cemento); así como las condiciones ambientales a
las que estará sometida la estructura.
3. Fabricación y puesta en la obra: Es importante seguir algunas
recomendaciones básicas para garantizar la durabilidad del concreto:






Mezclado durante el tiempo suficiente, para obtener un material
homogéneo.
Transporte que mantenga la homogeneidad, evite la segregación,
y principio de endurecimiento.
Colocación correcta de las armaduras, utilizando elementos
separadores para garantizar
que
en
cualquier
circunstancia,
van
a
respetarse
los
recubrimientos
mínimos,
especificados
en
el
proyecto.
Vertido
correcto
del
concreto, que impida su
segregación.
Empleo del concreto con la consistencia que permita rellenar
perfectamente todas las partes de la pieza colocada.
Evitar la mala práctica de añadir agua para que el concreto
“corra”; si fuese necesario utilizar un aditivo, para resolver el
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

problema de trabajabilidad y no comprometer la resistencia y
durabilidad del concreto.
Compactación adecuada que evite la segregación y porosidad.
Curado que garantice la hidratación suficiente del cemento y el
correcto endurecimiento del concreto.
4. Sustancias agresivas al concreto: Algunos gases o líquidos, son
particularmente agresivos al concreto, por lo que se deben tomar
medidas, para su control, y consideración en el diseño de mezcla.
Entre ellas se tienen: gases o líquidos ácidos o con sulfatos, aceites
vegetales, tierras o suelos con humus y sales cristalizadas.
2.- FACTORES
CONCRETO.-
QUE
AFECTAN
LA
DURABILIDAD
DEL
Los factores que afectan la durabilidad del concreto, son aquellos que
producen el deterioro del mismo.
Estos factores se clasifican en 5 grupos:
1.
2.
3.
4.
5.
Congelamiento y Deshielo
Ambiente químicamente agresivo
Abrasión
Corrosión de metales en el concreto
Reacciones químicas en los agregados.
2.1.-ACCIONES DE CONGELACION Y DESHIELO.
El congelamiento y deshielo, constituye un agente de deterioro que ocurre
en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el
congelamiento del agua contenida
en los poros capilares del
concreto.
En
términos
generales
el
fenómeno se caracteriza por
introducir esfuerzos internos en el
concreto que pueden provocar su
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fisuración reiterada y la consiguiente desintegración.
Este fenómeno, se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como en los
agregados de manera independiente, así como en la interacción de ambos
por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos.
2.1.1.- Efecto en la pasta de cemento.
Existen dos teorías que explica el efecto en el concreto. La
primera se denomina de “presión hidráulica”, que considera que
dependiendo del grado de saturación de los poros capilares y
poros del gel, la velocidad de congelación y la permeabilidad de la
pasta, al congelarse el agua en los poros ésta aumenta de
volumen y ejerce presión sobre el agua aún en estado líquido,
ocasionando tensiones en la estructura resistente. Si estas
tensiones superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce
la rotura.
La segunda teoría llamada de “presión osmótica” asume las
mismas consideraciones iniciales de la anterior pero supone que
al congelarse el agua en los poros cambia la alcalinidad del agua
aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia las zonas
congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución lo que
genera en una presión
osmótica del agua
líquida sobre la sólida
ocasionando
presiones internas en
la
estructura
resistente de la pasta
con
consecuencias
similares
al
caso
anterior.
Bajo
ambas
teorías
al
producirse el descongelamiento o deshielo, se liberan las
tensiones y al repetirse este ciclo muchas veces se produce la
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rotura por fatiga de la estructura de la pasta, si es que no se
produjo inicialmente.
2.1.2.-Efecto en los agregados.En los agregados existe evidencia de que por los tamaños
mayores de los poros capilares se producen generalmente
presiones
hidráulicas
y
no
osmóticas; con esfuerzos internos
similares a los que ocurren en la
pasta de cemento, existiendo
indicios que el Tamaño máximo
tiene una influencia importante,
estimándose que para cada tipo de
material existe un Tamaño máximo
por debajo del cual se puede
producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño
interno en los agregados. Por otro lado cuando menor sea la
capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto
del congelamiento interno de la misma que tienen baja durabilidad
ante la acción de ciclos de congelación, son aquellos con un
grado de porosidad de moderado a alto, lo que les permite retener
y mantener un grado de saturación relativamente alto, cuando se
encuentran incorporados ya en el concreto.
2.1.3.-Efecto entre la pasta y los agregados.Existe la denominada “Teoría Elástica” que considera un efecto
mixto de los agregados sobre la pasta; ya que al congelarse el
agua dentro de ellos se
deforman
elásticamente
sin romperse por tener una
estructura más resistente
que la del cemento y
ejercen presión directa
sobre la pasta generando
tensiones adicionales a las
ocasionadas
en
el
cemento
independientemente.
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El agrietamiento (fisuración) de los pavimentos, causado por el deterioro por
congelación-deshielo del agregado en el concreto, se llama de agrietamiento
en D. Este tipo de fisuras se ha observado en algunos pavimentos después de
tres o más años de servicio. El concreto con fisuras en D se parece al
concreto dañado por el congelamiento que causa la deterioración de la pasta.
Las grietas en D son fisuras poco espaciadas y paralelas a las juntas
transversal y longitudinal que posteriormente se multiplican desde las juntas
hacia el centro del panel del pavimento (Fig. 5-15). El agrietamiento en D es
función de las propiedades de los poros de ciertos tipos de agregados y del
ambiente de exposición del pavimento. Debido a la acumulación natural de
agua bajo los pavimentos en las capas de subbase y base, los agregados
eventualmente se pueden volver saturados. Entonces, con los ciclos de
congelación y deshielo, el agrietamiento del concreto empieza en los
agregados saturados (Fig. 5-16), en el fondo de la losa y se propaga hacia
arriba hasta que alcance la superficie. Este problema se puede reducir o con
la elección de los agregados con mejor desempeño en los ciclos de
congelación-deshielo o, cuando se deben utilizar agregados susceptibles a
daños por congelamiento, con la reducción del tamaño máximo de las
partículas.
2.2.- ATAQUE QUÍMICO:
El concreto es un material que en general tiene un comportamiento
satisfactorio ante diversos ambientes químicamente agresivos.
El concepto básico reside en que el concreto es químicamente inalterable
al ataque de agentes químicos que se hallan en estado sólido.
Para que exista alguna posibilidad de agresión, el agente químico debe
estar en solución en un cierta concentración y además tener la opción de
ingresar en la estructura de la pasta durante un cierto tiempo, es decir
debe haber un cierto flujo de la solución concentrada hacia el interior del
concreto y este flujo debe mantenerse un tiempo suficiente para que se
produzca la reacción.
Este marco de referencia reduce pues las posibilidades de ataque
químico externo al concreto, sin embargo existen agentes que
incrementan la posibilidad de deterioro como son: las temperaturas
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elevadas, velocidades de flujo altas, mucha absorción y permeabilidad, el
curado deficiente y los ciclos de humedecimiento y secado.
Los ambientes agresivos usuales están constituidos por el aire, agua y
suelos contaminados que entran en contacto con las estructuras de
concreto.
Se puede decir pues que el concreto es uno de los materiales que
demuestran mayor durabilidad frente a ambientes químicamente
agresivos, ya que si se compara estadísticamente los casos de deterioro
con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese a la
agresividad, se concluye que estos casos son excepcionales.
2.2.1.- LIXIVIACION.
La lixiviación es una forma suave de desarreglo que ocurre
cuando el agua disuelve componentes en el concreto. El cemento
portland hidratado contiene hasta 25 % a 30 % de hidróxido de
calcio, Ca(OH)2, el cual es soluble en agua. Este componente,
con mucha probabilidad, será lixiviado desde el concreto. Debido
a que el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría, el agua
que viene de los riachuelos de las montañas o de presas es más
agresiva que el agua
más caliente.
La lixiviación produce
una
apariencia
arenosa
en
las
superficies expuestas
de concreto de los
revestimientos
de
canales, canalones, o
tuberías. Si el agua
pasa a través de
grietas o juntas, la
lixiviación
también
puede erosionar el concreto interno. En el concreto poroso, con
una alta relación agua-cemento, la lixiviación puede remover
suficiente hidróxido de calcio para reducir la resistencia del
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concreto. Sin embargo, generalmente es sólo un problema
cosmético.
La presencia de aguas con nula o muy baja cantidad de sales en
disolución (aguas blandas) en la masa del hormigón resulta
perjudicial debido a su tendencia a descomponer o hidrolizar los
compuestos cálcicos. Cuando el agua proveniente de lluvia,
deshielo, condensación u otro proceso que implique la presencia
de aguas puras penetran con cierta facilidad por una estructura
de hormigón provocan la lixiviación de los compuestos cálcicos
que suelen manifestarse exteriormente a través de manchas
blancas denominadas eflorescencias y –en ocasiones- formación
de estalactitas debido a la cristalización de sales de calcio por
efecto de la evaporación y la posterior carbonatación.
Si bien en general este fenómeno sólo causa deterioro estético
del hormigón debido a la eflorescencia, en el caso de estructuras
diseñadas para almacenamiento de residuos radiactivos o en la
fijación de residuos peligrosos que contengan Cr, Hg y Tl resulta
ser extremadamente importante su control debido a que la vida de
diseño de estas estructuras prevista de cientos de años supera
ampliamente
los
requerimientos
de
las
estructuras
convencionales .En la pasta cementicia el compuesto más soluble
resulta el Ca(OH)2(hidróxido de calcio) formado como
subproducto de la hidratación del cemento portland.
Conociendo que cuando la relación a/c (agua / cemento en
masa) resulta suficientemente baja, la formación de Ca(OH)2 y la
porosidad de la pasta disminuyen, resulta adecuada su
implementación. Por otra parte, el uso de cementos con adiciones
minerales activas (como las puzolanas y la escoria granulada de
alto horno) y contenidos moderados de SC3(silicato tricíclico)
tienden a minimizar aún más la lixiviación del Ca(OH)2.
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2.2.2.- ATAQUE POR ACIDOS.
El concreto es generalmente muy resistente al ataque químico de
ácidos, siempre y cuando se utilice una mezcla apropiada y el
concreto esté densificado en forma
correcta. Sin embargo hay algunas
excepciones.
Los ácidos atacan las bases y las
sales básicas -formadas por la
hidratación
del
cemento,
deteriorándolo por la formación de
sales solubles y procesos de
disolución que eliminan el hidróxido de
sodio. Los parámetros que gobiernan
el ataque estrictamente ácido son la
fuerza del álcali y su concentración,
vale decir el valor del PH.
La gran influencia del PH, es la razón por la cual se puede
estimar que las aguas ácidas de reducido pH, menor de 4.5,
atacan fuertemente los concretos. Cualquiera que sea el cemento
utilizado. En la prácticas puede estimarse que ningún cemento
portland resiste la acción de aguas con PH inferior a 4. De otro
lado los cementos portland corrientes resisten sin mayores daños
la acción de aguas con valores de PH superior a 6. No es
procedente considerar que el valor del PH es el único factor
determinante en el ataque de los ácidos. En efecto, la velocidad
de difusión y de llenado de los vacíos intersticiales es de gran
importancia, especialmente si esta acción se produce bajo
presión.
Siendo el concreto químicamente básico, con un pH del orden de
13, puede ser atacado por medios ácidos, con pH menor de 7, los
cuales reaccionan con el hidróxido de calcio, de la pasta
produciéndose compuesto de calcio soluble de agua.
El ácido ataca al concreto disolviendo los productos de
hidratación del cemento o a través de reacciones químicas ácidobase. El hidróxido de calcio, el producto de reacción que se
disuelve más rápidamente, es atacado aún por las
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concentraciones suaves o bajas de soluciones de ácido. Los
ácidos más fuertes y más concentrados atacan a todos los
hidratos de silicato de calcio.
Puesto que ningún concreto de cemento portland es totalmente
inmune al ataque de ácidos, los aditivos pueden usarse sólo para
disminuir la tasa de deterioro. Los aditivos reductores de agua,
incluyendo los superplastificadores, reducen la relación aguacemento, y por lo tanto, la permeabilidad. Sin embargo, a medida
que el concreto se deteriora, nuevas superficies están expuestas
al ácido, especialmente cuando los productos de la reacción son
solubles. Los ácidos oxálico y fosfórico forman productos de
reacción insolubles que no se pueden quitar fácilmente. Para los
concretos expuestos a estos ácidos, al reducir la permeabilidad
con aditivos tales como reductores de agua o puzolanas, se
puede incrementar la vida de servicio.
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CONCLUSIÓN.
Se ha podido observar que existen diversas condiciones que afectan la
durabilidad del concreto. En el Perú se puede observar que muchas veces se
utiliza el cemento disponible y no el más adecuado para trabajar. No se
conocen a fondo las limitancias que implican las condiciones antes
mencionadas que puedan afectar gravemente en la durabilidad del concreto.
El control de calidad dependen muchas veces de los fabricantes, no se emiten
certificados de calidad y el mercado peruano no lo exige.
Aunque desde los primeros casos del concreto siempre hubo interés por
su durabilidad fue en las últimas décadas cuando adquirió mayor relevancia
por las erogaciones requeridas para dar mantenimiento a las numerosas
estructuras que se deterioraron prematuramente. Durante algún tiempo, este
problema se asocio principalmente con los efectos dañinos al resultar de los
ciclo de congelación y deshielo del concreto, por lo cual no se le considero la
debida importancia en las regiones que por su situación geográficos no
experimenta clima invernal severo.
La moderna tecnología del concreto exige que la estructura del concreto
resulte tan resistente como se desee y que a la vez soporte las condiciones
de exposición y servicios a la que severa sometido durante su vida útil.
Para lograr lo anterior se requiere de los conocimientos del
comportamiento de todos los ingredientes que interviene en el concreto y su
correcta dosificación
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BIBLIOGRAFÍA.
 http://www.buenastareas.com/ensayos/Durabilidad-DelConcreto/2172882.html
 http://www.imcyc.com/ct2008/dic08/dic08/tecnologia.htm
 http://notasdeconcretos.blogspot.com/2011/04/resistencia-delconcreto-acidos-y-otras.html
 RECOPILACIÓN DE DATOS, LIBROS, ETC.