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MODULO 10:
TCNICAS DE REPARACIN EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO
Ing. Cristian Sotomayor C.C.I.P 73226
Ing. Cristian Sotomayor C.C.I.P 73226
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OBJETIVOS DE LA REPARACIN
1) Restaurar la seguridad y capacidad de la estructura, segn consideraciones inicialmente previstas en el diseo del proyecto.
2) Conferir las condiciones adecuadas de durabilidad, compatibles con el grado de importancia de la estructura, el medio y la vida til.
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REPARACIN (ACI 364.1R)
Proceso de reemplazar o corregir materiales, componentes o elementos de una estructura, los cuales se encuentran deteriorados, daados o defectuosos.
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Por qu se deterioran las estructuras de concreto?
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Acciones fsicas(temperatura y/o humedad, etc)
Acciones mecnicas(Cargas, impactos, vibraciones, etc)
Acciones qumicas(Gases, aguas agresivas, agentes
cidos, bases, etc)
Acciones Biolgicas
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AGENTE CAUSANTE DEL DETERIOROACCIN
Presencia de cloruros y carbonatacinCorrosin del aceroAgentes atmosfricos, incompatibilidad de materiales, envejecimiento.
Otros
Microorganismos y segregacin de cidos.Biolgica
Gases, aguas agresivas, agentes cidos, bases, sales, agregados reactivos, productos qumicos, suelos agresivos, contaminacin ambiental.
Qumica
temperatura y/o humedad, heladas, fuegos, corrientes errticas
Fsica
Cargas, sobre cargas, impactos, vibraciones, desgaste superficial.
Mecnica
FACTORES ASOCIADOS AL DETERIORO EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO
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DEFINICIN DE EQUILIBRIO
Accin Cargas
Balanceadopor
En la Naturaleza En las estructuras
Reaccin Capacidadresistentel
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Modelo de Equilibrio en Estructuras de Concreto
CAPACIDAD RESISTENTE Y DURABLE
MECANICAS FISICAS QUIMICAS
CONJUNTO DE SOLICITACIONES
Estructura
DISEO CALIDAD DEL CONCRETO EJECUCION
OTROS
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= Reestablecer el equilibrio perdido.
Reparar una estructura de concreto
1. Reconsiderar el espectro actual de cargas y condiciones de exposicin.
2. Contrarrestar los factores asociados a las cargas.
3. Trabajar en armona con la estructura existente para balancear el especto de cargas y condiciones de exposicin de la estructura.
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TCNICAS DE REPARACIN Y/O REFUERZO
de 7912
Criterios generales :
Eliminacin de material deteriorado y reemplazo por material similar compatible
Eliminacin de material deteriorado y reemplazo pormaterial de comportamiento superior
Estructura inicial + Uso de materiales adicionales paramodificar el comportamiento original Refuerzo
!En todos los casos la adherencia es la propiedad crtica y depende del pegante y la preparacin de la superficie
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Como se debe preparar la superficie de adherencia ?
INTERNATONAL CONCRETE REPAIR INSTITUTE9 texturas aplicables dependiendo del pegante y edad
de 7914
Cuales pegantes se pueden usar ?
Lechada de cemento A/C < 0.50 Slo compresin, no ms de 7 das de edad sin preparacin especial de superficie exponiendo agregado.
Lechada de cemento A/C < 0.50 + aditivos Slo compresin, no ms de 28 das de edad sin preparacin especial de superficie exponiendo agregado.
Pegamento epxico Compresin y/o Traccin, sin lmite de edad preparando la superficie exponiendo agregado !Ojo Mdulo Elasticidad bajo
Depende de la edad de la estructura antigua, fc, preparacin de la superficie y los esfuerzos a que estar sometido el plano de adherencia
de 7915
Esfuerzos de adherencia dependiendo del pegante
Depende de la edad de la estructura antigua, fc, preparacin de la superficie y los esfuerzos a que estar sometido el plano de adherencia
Lechada de cemento A/C < 0.50 ft = 2 a 10 kg/cm2
Lechada de cemento A/C < 0.50 + adherente acrlico ft = 2 a 20 kg/cm2
Pegamento epxico 10 a >100 kg/cm2
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Eliminacin de material deteriorado y reemplazopor material similar compatible :
1) Concreto nuevo Volmenes y/o secciones grandes,caractersticas fsicas y resistentes convencionales omejoradas( HPCMicroslice,fibras)
de 7917
CementoPortland Microslice
de 7918
FF
II
BB
RR
AA
SS
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CONCRETO NUEVOCONCRETO NUEVOConsideraciones
!Importante Reologa , aditivos y control de calidad
Resistencia Flexin Controlar va diseo y aditivos
Resistencia Traccin Controlar va diseo y aditivos
Hielo-Deshielo Incorporadores aire
Permeabilidad A/C 0.50 max
Mdulo Elsticidad Similar
Retraccin Controlar via diseo , aditivos
Adherencia Lechada, acrlico, epxico
Resistencia Compresin Controlar via diseo y aditivos
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Eliminacin de material deteriorado y reemplazopor material de comportamiento superior :
2) Grouts o rellenos cementicios comerciales Volmenes y/o secciones reducidas, caractersticasfsicas y resistentes especiales.
3) Grouts o rellenos polimricos o epxicos Volmenes y/o secciones reducidas, caractersticasfsicas, resistentes y de durabilidad especiales.
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GROUTS O RELLENOS CEMENTICIOS CONVENCIONALESGROUTS O RELLENOS CEMENTICIOS CONVENCIONALES
Consideraciones
!Importante Reologa y control de calidad
Adherencia Lechada especial, epxico
Retraccin Agregado de cuarzo,aditivos
Mdulo Elsticidad Similar o ligeramente menor
Permeabilidad A/C < 0.40 (microslice, buena resistencia qumica)
Hielo-Deshielo Incorporadores aire
Resistencia Traccin > 30 kg/cm2
Resistencia Flexin 30 kg/cm2 a 60 kg/cm2
Resistencia Compresin > 500 kg/cm2
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GROUTS O RELLENOS POLIMGROUTS O RELLENOS POLIMRICOS O EPRICOS O EPXICOSXICOSConsideraciones
!Importante Proporciones y control de calidad
Adherencia Pegamento epxico
Retraccin Agregado de cuarzo,microsilice (100 kg/cm2
Resistencia Compresin > 700 kg/cm2 rapidamente (das)
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3. PREPARACIN DE SUPERFICIES DE REPARACIN
de 7924
Paso 1:Localizar el rea a ser reparada. El sonido del martillo es utilizado para localizar la delaminacin. Disear e instalar soporte temporal antes de la remocin del concreto.
PREPARACION GENERAL DE UNA SUPERFICIE
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Paso 2:Remover el concreto deteriorado usando mtodos aceptables. Cuando se encuentre acero embebido, seguir las recomendaciones descritas mas adelante. El corte de barras expuestas es critico para el xito de un periodo largo de vida de la reparacin. Las barras que han sufrido dao por la operacin de remocin o tienen una perdida significante de seccin pueden requerir reparacin.
PREPARACION GENERAL DE UNA SUPERFICIE
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Paso 3:Preparar los limites de la superficie a reparar para prevenir condiciones de borde. La geometra de las
Paso 4:Limpiar la superficie del acero y concreto expuestos. La superficie limpia es critica para lograr un adecuada unin entre el concreto reparado y el existente.
PREPARACION GENERAL DE UNA SUPERFICIE
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PREPARACION DE UNA SUPERFICIE CUANDO EL REFUERZO PRESENTA
CORROSION
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Las superficies de acero y concreto son limpiadas.
Concreto es removido un mnimo de 3/4 debajo de la barra corroda.
El permetro del rea reparada es cortado con sierra u otros mtodos, aprox. 90 respecto a la superficie, menos de 12 de profundidad.
Superficie despus de que el concreto ha sido removido.
La barra superior esta seriamente corroda.
de 7929
Refuerzo seriamente corrodo
Si las barras sin corrosin estn expuestas y son disturbadas por el proceso de remocin (la unin del concreto y la barra es debilitada).
Estrato existente con unin debilitada.
Corte aproximado de 90 con respecto a la superficie, evita los bordes biselados.
Espacio mnimo debajo de la barra.
de 7930
Cualquier refuerzo fuertemente corrodo encofrado debe ser completamente expuesto por el corte para alcanzar el concreto debajo de las barras afectadas.
Espacio mnimo debajo de la barra.Todas las superficies de acero
y concreto expuestas limpias para remover la corrosin y otros materiales inhibidores de adherencia.
Refuerzo seriamente corrodo
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DISPOSICIONES DE CORTE RECOMENDADAS PARA LOS TRABAJOS DE REPARACION
El deterioro de las superficies de concreto generalmente no es uniforme. Las reas que requieren reparacin deben ser modificadas para proveer capas simples. Las capas deben ser designadas para reducir la longitud de biseles de borde.
Disposicin recomendadaDisposicin recomendada
Disposicin recomendadaDisposicin recomendadaLimite de concreto Limite de concreto suelto ysuelto y delaminadodelaminado
Vista en planta Vista en planta de losa de un de losa de un balcnbalcn
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VIGAVIGA
SECCIONSECCION
ESQUINA DE ESQUINA DE COLUMNACOLUMNA
LOSA O PARED LOSA O PARED PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD PARCIALPARCIAL
LOSA O PARED LOSA O PARED PROFUNDIDAD PROFUNDIDAD TOTALTOTAL
ELEVACIONELEVACION
ELEVACIONELEVACIONSECCIONSECCION
GEOMETRIA RECOMENDADA DE REMOCION
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METODOS DE REMOCION DEL CONCRETO
Pneumatic Pneumatic Chipping Chipping HammerHammer
Hydro Hydro RemovalRemoval
PneumaticPneumatic
ScabblerScabblerRotary Milling Rotary Milling MachineMachine
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de 7934
METODOS DE REMOCION DEL CONCRETO
Hand Held Pneumatic Breakers
Pneumatic/Hydraulic Mounted Breakers
Splitters Hydro Demolition
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MATERIALES DE REPARACIN
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DRY PACKING
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DEFINICION
ACI 116RACI 116R--90:90:
Dry packDry pack: Son concretos o morteros : Son concretos o morteros depositados y consolidados por presin.depositados y consolidados por presin.
Dry packingDry packing: Concreto,mortero o lechada : Concreto,mortero o lechada colocados con colocados con slumpslump cero o cerca al cero o cerca al slumpslump cero cero en un espacio confinado.en un espacio confinado.
de 7938
REPARACION CON DRY PACK
Remocin del concreto Remocin del concreto daado en la superficie a daado en la superficie a repararreparar
Es necesario colocar un Es necesario colocar un epxicoepxico en la superficie para en la superficie para garantizar una buena garantizar una buena adherencia entre el concreto adherencia entre el concreto antiguo y el nuevo.antiguo y el nuevo.
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METODO DE REPARACION DRY PACK
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REPARACION DE PLACA DE CONCRETO UTILIZANDO DRY PACK
de 7941
REPARACION DE PLACA DE CONCRETO UTILIZANDO DRY PACK
de 7942
REPARACION DE PLACA DE CONCRETO UTILIZANDO DRY PACK
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de 7943
REFORZAMIENTO CON FIBRAS DE CARBONO
de 7944
Planchas Adheridas
Tcnicas de Refuerzo
de 7945
Tcnicas de Refuerzo
Planchas Adheridas
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Tcnicas de Refuerzo
JapJapn, 1985n, 1985La capacidad de los puentes se incrementLa capacidad de los puentes se incrementMateriales compuestos Materiales compuestos Fibras de vidrio y carbono + polFibras de vidrio y carbono + polmerosmeros
de 7947
Japn, 1985
Tcnica convencional en uso antes de contar con la tecnologa FRP
de 7948
Carbn vs. Fibra de vidrio
Alto mdulo de elasticidad
< deflexin
Soporta cargas altas
Vigas, losas
> $
Bajo mdulo de elasticidad
> deflexin
Soporta cargas moderadas
Columnas, paredes
< $
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de 7950
Sistemas FRP
Fibra de Carbn y Fibra de vidrio
Lmina-uni-direccional -multi-direccional -lmina seca -pre-impregnada -bandas
Barra Plancha Varilla Malla
de 7951
Sistemas FRP
Lmina uni-direccionalLmina uni-direccional
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Sistemas FRP
Lmina multi-direccionalLmina multi-direccional
de 7953
Bandas mecnicamente fijadasBandas mecnicamente fijadas
Sistemas FRP
de 7954
Sistemas FRPBarrasBarras
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de 7955
Sistemas FRPVarillaVarilla
de 7956
Sistemas FRPMallaMalla
de 7957
SHOTCRETE VA SECA Y HMEDA
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DEFINICIN
Concreto transportado a travConcreto transportado a travs de tubers de tubera o manguera, a o manguera, proyectado neumproyectado neumticamente a gran velocidad sobre una ticamente a gran velocidad sobre una superficie, adhirisuperficie, adhirindose perfectamente con excelente ndose perfectamente con excelente grado de compactacigrado de compactacin.n.
de 7959
Backfill
de 7960
Shotcrete via seca
Agua
Bomba de dosaje deAcelerante separada
Dosis de acelerante & relacin A/C controlada por el operador
Aire
Mezcla seca -Agregados, cemento ( fibras)
Acelerante
Agua
y ace
leran
te
Rendimiento : 2 to 5 m3/hrRebote : 25 to 40%
Mezcla seca + aire
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Shotcrete via hmeda
Acelerante
Mezcla hmeda -agregados, cemento, agua
inhibidor y superplastificante (fibras)
Mezcla hmeda bombeada
Aire Comprimido
AceleranteBomba de dosaje de acelerante integrada
Rendimiento : 10 to 20m3/hrRebote: 2 to 10%
Control de dosaje del acelerante y volumende aire en la bomba
de 7962
Sistema va seca Sistema va hmeda
Control de agua y consistencia variables a criterio del operador
Control de agua, consistencia y dosaje constantes y muy precisos.
Facilidad de transporte Facilidad de transporte Gran dispersin en resistencias (No mas de 250 kg/cm2 en promedio, con Ds hasta de 50 kg/cm2)
Baja dispersin en resistencias (Hasta 500 kg/cm2 en promedio, con Ds del orden de 20 kg/cm2)
Alto rebote y baja produccin (Del orden de 25% a 40% de rebote, y de 2 m3/hora a 5 m3/hora como rendimiento en colocacin)
Bajo rebote y alta produccin (Del orden de 2% a 10% de rebote, y de 10 m3/hora a 20 m3/hora como rendimiento en colocacin)
Alta contaminacin en la zona de lanzado Baja contaminacin en la zona de lanzado Sobredosificacin del cemento Cantidad de cemento necesaria Aditivos alcalinos en base a aluminatos, con resistencias finales bajas, agresivos para la piel.
Aditivos no alcalinos en base a silicatos, sin afectar resistencias finales, inocuos para la piel.
Equipos pequeos operados manualmente Equipos pequeos operados a control remoto Precauciones de seguridad extremas con el personal por la contaminacin, daos por el rebote del agregado y efecto custico de los acelerantes.
Precauciones de seguridad normales con el personal por la baja contaminacin, rebote mnimo y efecto neutro de los acelerantes.
Tiempo de permanencia limitado del personal en el frente de lanzado por las dificultades enunciadas.
Tiempo de permanencia extendido del personal en el frente de lanzado por las facilidades enunciadas.
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Migracin al sistema via hmeda en Europa
0102030405060708090
100
Sca
ndin
avia Ita
ly
Fra
nce
Gre
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Switz
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nd UK
Spa
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Germ
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Aust
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Vol
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rete
a
plic
ado
po
r e
l s
iste
ma
v
a h
me
da (%
)
19941997
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Que ha propiciado el cambio al sistema va hmeda ?
de 7965
CONTROL DE HIDRATACION
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GROUTING
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DEFINICION
El ACI define el El ACI define el groutgrout (lechada de relleno), como una (lechada de relleno), como una mezcla de material cementante y agua, con o sin mezcla de material cementante y agua, con o sin agregados, dosificada para obtener una consistencia que agregados, dosificada para obtener una consistencia que permita su colocacin sin que se produzca la segregacin permita su colocacin sin que se produzca la segregacin de los constituyentes.de los constituyentes.
de 7968
Contiene agregado fino Consistencia seca, no permite colocacin Provee adherencia entre elementos
No contiene agregados Consistencia que permite su colocacin Se utiliza para relleno de espacios vacos
MORTEROGROUT
DIFERENCIAS ENTRE MORTERO Y GROUT
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CONCRETOS CONVENCIONALES Y ESPECIALES
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CONCRETO RHEOPLASTICO
Asentamiento de diseo > 8,Asentamiento de diseo > 8, Brinda excelentes caractersticas de Brinda excelentes caractersticas de manejabilidadmanejabilidadSe puede vaciar desde 5 metros de Se puede vaciar desde 5 metros de altura sin producir segregacin.altura sin producir segregacin. Se recomienda en toda ocasin donde Se recomienda en toda ocasin donde se requiera gran facilidad y velocidad se requiera gran facilidad y velocidad de colocacin con muy poco o ningn de colocacin con muy poco o ningn vibrado.vibrado.
de 7971
CONCRETO CON FIBRA
Es la combinaciEs la combinacin del concreto n del concreto convencional o especial con convencional o especial con fibras de polipropileno o acero, fibras de polipropileno o acero, que al ser incorporadas le que al ser incorporadas le confieren al concreto un refuerzo confieren al concreto un refuerzo interno secundario (Reducen interno secundario (Reducen contraccicontraccin pln plstica).stica).
Su empleo estSu empleo est orientado a orientado a estructuras resistentes a la estructuras resistentes a la abrasiabrasin y durabilidad. n y durabilidad.
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CONCRETO DE ALTO DESEMPEO
Concreto que ademConcreto que adems de s de brindar altas resistencias (400 brindar altas resistencias (400 a 1000kg/cm2) tiene a 1000kg/cm2) tiene caractercaractersticas particulares de sticas particulares de trabajabilidad, gran trabajabilidad, gran impermeabilidad y durabilidad impermeabilidad y durabilidad a la abrasia la abrasin y agresividad n y agresividad ququmica.mica.Se emplea en todas las Se emplea en todas las estructuras donde se estructuras donde se requieran condiciones requieran condiciones particulares de durabilidad.particulares de durabilidad.
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de 7973
CONCRETO LANZADO (SHOTCRETE)
Concreto transportado a Concreto transportado a travtravs de tubers de tubera o a o manguera, proyectado manguera, proyectado reumreumticamente a gran ticamente a gran velocidad sobre una velocidad sobre una superficie, adhirisuperficie, adhirindose ndose perfectamente con excelente perfectamente con excelente grado de compactacigrado de compactacin.n.Su empleo estSu empleo est orientado a orientado a revestimiento de trevestimiento de tneles, neles, estabilizaciestabilizacin de taludes, n de taludes, protecciproteccin del acero n del acero estructural, recubrimiento de estructural, recubrimiento de mampostermampostera para proteccia para proteccin n o acabados, entre otros. o acabados, entre otros.
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RELLENO FLUIDO DE BAJA RESISTENCIA
Posee caracterPosee caractersticas de gran sticas de gran trabajabilidad (Asentamiento> trabajabilidad (Asentamiento> 88), autonivelancia, no requiere ), autonivelancia, no requiere de compactacide compactacin ni curado luego n ni curado luego de ser colocado en las de ser colocado en las cavidades. Constituye la cavidades. Constituye la alternativa malternativa ms eficiente a los s eficiente a los rellenos convencionales con rellenos convencionales con materiales cohesivos o materiales cohesivos o granulares, pero con niveles de granulares, pero con niveles de resistencias superiores (10 a resistencias superiores (10 a 30kg/cm2).30kg/cm2).
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MUCHAS GRACIAS