Medición “in situ” de la Permeabilidad
al Aire del Hormigón:
Status Quo
Luis Ebensperger (Chile)
Roberto Torrent (Suiza)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Motivación
CEB-FIP Model Code 1990:
"No existe un método de aceptación general
para caracterizar la estructura de poros del
hormigón y relacionarla con su durabilidad”.
“Diversas investigaciones han indicado que
la permeabilidad del hormigón, al aire o al
agua, es una excelente medida de su
resistencia al ingreso de medios agresivos
en el estado gaseoso o líquido.”
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
El Problema
CO2
Cl- SO42-, Abrasión,
Hielo
Acero
Núcleo
Ebensperger+Torrent
“Recubrimiento”
de Peor Calidad
Debido a:
• Segregación
• Compactación
• Curado
• Exudación
• Acabado
• Microfisuras
Las probetas
moldeadas y
curadas en
forma
normalizada,
NO
representan la
calidad real del
‘recubrimiento’
Valparaíso, Chile
Objetivo
• Presentar la consolidación de un método
para medir la permeabilidad al aire del
hormigón “in situ” como herramienta de
especificación y control de la durabilidad
de estructuras
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Bomba de Vacío
Válvula 1
El Método
Celda de Vacío
con 2 Cámaras
Válvula 2
Pe
Computadora
Táctil
Pi
Regulador
de Presión
(Pe=Pi)
Celda de 2
Cámaras
Anillos blandos
i e
i : Cámara interna
e : Cámara externa
Hormigón
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Elemento Clave: Pe = Pi
100 mm
50 mm
Celda de Vacío
con 2 Cámaras
e
i
e
Hormigón
Flujo de aire controlado
hacia la cámara interior
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Cálculo del Coeficiente de
Permeabilidad kT
Close V1
t =0
Pi~1000
t ~35
Pi~200
Regulator
Activation
Pressure Pi (mbar)
80
70
60
kT = 9.2 10 -16 m²
50
∆P~20 mbar
40
kT = 0.070 10-16 m²
30
20
Close V2
Close V2
10
0
0
0
5
60
135
∆P=0 10 tf
15
20
720
25 tmax 30
time (s) – square root scale
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
1991: Prototipo, Ensayos
Extensivos y Clasificación
Clases de Permeabilidad en base a kT
Clase
kT (10-16 m2)
Permeabilidad
PK1
< 0.01
Muy Baja
PK2
0.01 - 0.1
Baja
PK3
0.1 - 1.0
Moderada
PK4
1.0 – 10
Alta
PK5
10 – 100
Muy Alta
PK6
> 100
Ultra Alta
Clases PK1 – PK4 equivalentes a ASTM C1202
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Equipos Comerciales
Torrent
Permeability Tester
(1995)
Ebensperger+Torrent
Permea-TRR
(2008)
Valparaíso, Chile
Resultados
• Efecto del Curado sobre kT
• Correlación con otros ensayos normalizados
– Penetración de Agua (EN12364)
– Migración de Cloruros (ASTM C1202)
• Casos de Uso para Diagnóstico
– Carbonatación en Puentes Suizos
– Cloruros en Puente Suizo
– Mapeo de superficie en Muro en Japón
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Efecto de a/c y curado sobre kT
kT (10-16 m²)
10
5.2
Sin
Curado
Alta
2.3
1
Moderada
0.21
0.3
0.1
0.098
0.033
Curado
7 días
Baja
0.01
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
Relación a/c
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
kT vs Penetración de Agua (EN12364)
Penetración Media (mm)
Muy Baja
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.001
Baja
Moderada
Alta
Denarié et al [CH] EN
Denarié et al [CH] DIN
F. Luco et al [E] EN
Fornasier et al [AR] DIN
Di Pace et al [AR] DIN
Rodríguez et al [UY] EN
Kattar et al [BR] DIN
0.01
0.1
1
10
kT (10-16 m²)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Migración Cl - (Coulombs)
kT vs. Migración de Cl- (ASTM C1202)
100000
10000
RILEM 189 [CH+P]
Andrade et al [E]
Alta (+ Muy Alta)
Kubens et al[IL]
Mathur et al [IN]
Kattar et al [BR]
FHWA Cores [US]
Fornasier et al [AR]
Kattar et al [BR]
Moderada
Baja
1000
Muy
Baja
100
0.001
0.01
0.1
1
10
100
kT (10-16 m²)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
kT “in situ” vs Carbonatación
(Puentes Suizos)
Muy Baja
Baja
Moderada
Alta
Muy Alta
50
Carbonatación (mm)
Torrent+Frenzer, 30 a.
40
Torrent+Frenzer, 60 a.
Jacobs, 30 a.
30
20
10
0
0.001
0.01
0.1
1
10
100
1000
-16
kT (10 m²)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
kT “in situ” vs Contenido Cl- *
(Puente Suizo)
Muy Baja
Baja
Moderada
Alta
Muy Alta
Cloruros (% peso cemento)
1.5
1
0.5
0
0.001
0.01
* Al nivel de la armadura, a 30 años
Ebensperger+Torrent
0.1
1
10
100
-16
kT (10 m²)
Valparaíso, Chile
Mapa de kT “in situ”
(Muro en Japón)
a) cara no tratada (kTgm= 4.96 10-16 m2)
Ebensperger+Torrent
b) cara tratada (kTgm= 0.43 10-16 m2)
Valparaíso, Chile
Situación Presente
• La Norma Suiza SIA 262:2003 establece
su uso para control “in situ”
• La Norma Suiza SIA 262/1-E:2003 lo
incluye como método estandarizado
• El Departamento Federal Suizo de
Vialidad está editando Recomendaciones
de Uso, especificando valores límite de kT
según el grado de exposición, la
metodología detallada de ensayo y
criterios de conformidad
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Norma Suiza SIA 262:2003
Respecto a la durabilidad, la calidad del hormigón
de recubrimiento es de particular importancia
Se verificará la impermeabilidad del hormigón de
recubrimiento, mediante ensayos de permeabilidad
in situ (p.ej. mediciones de permeabilidad al aire) o
sobre núcleos extraídos de la estructura
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Recomendaciones Vialidad
La permeabilidad al aire del recubrimiento (kT) se mide
directamente sobre la estructura terminada, a 28 - 90
días, con los siguientes requerimientos en función de la
clase de exposición:
Clase de Exposición
kTk
“in situ”
(10-16 m²)
XC1, XC2, XC3
---
XC4, XF1, XF2, XD1
< 2.0
XF3, XF4, XD2, XD3
< 0.5
Se aplican mediciones complementarias para
verificar que el hormigón esté suficientemente
seco (p.ej. humedad superficial)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Conclusiones
• Casi 20 años de experiencia confirman
que el método es apto para medir la
resistencia del hormigón de recubrimiento
a la penetración de agentes agresivos que
afectan la durabilidad de las estructuras
• Se correlaciona muy bien con otros
métodos normalizados que miden
fenómenos de transporte, con la ventaja
de ser más rápido y totalmente no
destructivo
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Conclusiones
• Su inclusión en las Normas Suizas constituye un paso
decisivo hacia el empleo de conceptos de desempeño
para especificar y controlar la durabilidad de las
estructuras, con las siguientes ventajas:
– Controla el producto terminado (la estructura “in situ”), y
consolida así una mentalidad orientada al desempeño en
todos los actores del proceso constructivo (constructoras,
hormigoneras, proveedores de materiales, etc.)
– Tiende a erradicar malas prácticas (adición indiscriminada
de agua al hormigón, insuficiente compactación, falta de
curado, adición de agua y/o cemento en el acabado de
pisos, etc.)
– Fomenta el uso de soluciones innovadoras, que mejoren
la calidad del recubrimiento
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
Conclusiones
• Complementariamente, constituye
una herramienta útil en el diagnóstico
del estado de estructuras existentes,
identificando las áreas más
vulnerables, donde profundizar otros
estudios (carbonatación, perfil de
cloruros, etc.)
Ebensperger+Torrent
Valparaíso, Chile
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