durabilidad

DURABILIDAD

LIXIVIACIN

LIXIVIACIN

DEFINICIN: La lixiviacin es un proceso en el cual se extrae uno o varios solutos

de un slido, mediante la utilizacin de un

disolvente liquido. Ambas fases entran en

contacto ntimo y el soluto o los solutos

pueden difundirse desde el slido a la fase

lquida, lo que produce una separacin de

los componentes originales del slido.

LIXIVIACIN

DEFINICIN: Proceso mediante el cual un lquido, al penetrar a travs de un

material, disuelve y extrae las substancias

solubles que dicho material contiene,

dando como resultado el incremento de la

porosidad del material, afectando las

propiedades de este.

LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE

CALCIO

FORMACIN:

2 C3S + 6H -------C3S2H3 + 3 Ca(OH)

Silicatos Agua Silicatos de portlandita

calcio

hidratados


CALCIO

La posibilidad de que el agua externa penetre hasta estos cristales para

disolverlos depende de:

La presin con que acta.

La permeabilidad del concreto.


CALCIO

El riesgo de que el concreto sufra deterioro por efecto de la lixiviacin del

hidrxido de calcio se acrecienta en las

siguientes condiciones:

La presin hidrulica sea ms alta.

El concreto sea ms permeable.

El agua posea mayor poder de disolucin.

LIXIVIACIN DEL HIDROXIDO DE CALCIO

PROCESO DE DETERIORO: 1.- Durante la saturacin el agua penetra

en los poros superficiales del concreto disolviendo el hidrxido de calcio.

2.- Durante el secado el flujo se invierte el agua con el hidrxido de calcio disuelto retorna a la superficie

3.- El Ca(OH) expuesto reacciona con el bixido de carbono (CO2) atmosfrico y forma carbonato de calcio Ca(CO)3 que es insoluble en el agua y queda depositado en la superficie del concreto, como un polvo blanco.

4.- Este proceso tiene doble efecto que impulsa la corrosin del acero

A- Al incrementar la porosidad se facilita el acceso al agua y aire

B- disminuye la alcalinidad del concreto , deteriorando el estado de pasivacin.


PROCESO DE DETERIORO:

Este proceso deteriorante se intensifica cuando:

El concreto de recubrimiento se manifiesta ms

permeable.

Cuando el agua de contacto es muy disolvente por su

bajo contenido de sales

disueltas, o si tiene un alto

contenido de CO2 disuelto.


MEDIDAS DE PREVENCIN

1.- Preparar un concreto impermeable

2.- Aplicar un tratamiento superficial al concreto expuesto para restringir la

penetracin del agua externa

3.- Emplear una puzolana o un cemento puzolnico que sea eficaz para reaccionar

con el hidrxido de calcio a fin de

convertirlo en un compuesto insoluble en el

agua



- Adicionalmente a lo indicado es necesario

atender lo siguiente:

- 1.- Seleccionar una relacin agua/cemento baja

en el diseo de mezclas

- 2.- En el proyecto estructural considerar

adecuadamente la localizacin de las juntas para

evitar los agrietamientos por cambios

volumtricos

- 3.- En el proceso constructivo desarrollar

estrictamente lo planificado .

DURABILIDAD

REACCION ALCALI-AGREGADO


DEFINICIN.- La reaccin lcali-agregado una reaccin producida por los lcalis del

cemento y material reactivo que poseen

algunos agregados

Esta reaccin deteriora el concreto inicindose el proceso internamente por lo que este

proceso no tiene compostura definitiva


Tabla : Minerales, rocas y materiales sintticos que pueden ser potencialmente reactivos con los lcalis del cemento.

Reaccin lcali slice Reaccin lcali - carbonato ___________________________________________________________________ Andesitas Pizarras opalinas Dolomitas calcticas Argillitas Filitas Calizas dolomticas Ciertas calizas y dolomitas Cuarcita Dolomitas de grano fino Calcedonia Cuarzosa Cristobalita Riolitas Dacita Esquistos Vidrio volcnico Pizarras silicias y ciertas otras formas de cuarzo Gneiss grantico Vidrio siliceo, sinttico y natural palo Tridimita


Condiciones para que se produzca la Reaccin lcali-Agregado

1.- Presencia Humedad

2.- Agregados con suficiente cantidad de

mineral potencialmente reactivo

3.- Suficiente cantidad de lcalis disponibles

en la solucin de poros en el concreto.

Si cualquiera de estas tres condiciones no se

cumple, la reaccin no se produce

- ACCIONES QUIMICAS

INTERNAS

Dentro la reaccin lcali-agregado se conoce dos mecanismos que se

diferencian fuertemente por el tipo de

agregado utilizado y por la velocidad de

deterioro

- Reaccin lcali-Slice

- Reaccin lcali Carbonato

- Reaccin lcali - Silicato

REACCIN ALCALI-

AGREGADO

CEMENTO CON ALTO CONTENIDO DE Na2O y K2O

Rocas y minerales con silice reactiva

Calizas dolomticas arcillosa

Rocas de silicato con estructura foliada

REACCION ALCALI - SILICE

REACCION ALCALI - CARBONATO

REACCION ALCALI SILICATO

REACCIN ALCALI-AGREGADO

Tambin se debe tener en cuenta que la sola presencia de algunas rocas identificadas petrogrficamente como potencialmente reactivas con los lcalis, dentro de un conjunto de partculas de agregados, no es suficiente para clasificar al conjunto como efectivamente reactivo, porque depende de la naturaleza y proporcin de dichas rocas y de los minerales que contiene.

- ACCIONES QUIMICAS

INTERNAS

- Reaccin lcali-Slice

Producida por el lcalis y la slice amorfa

presentes en algunos agregados que resulta

bastante lenta ya que generalmente se

manifiesta luego de 5 a 15 aos

- Reaccin lcali Carbonato: Producida entre los lcalis presentes en la solucin de poros y

algunos compuestos carbnicos que forman

parte de ciertos agregados calizas o

dolomticos. En este caso la reaccin suele ser

bastante rpida manifestndose luego de

algunos meses

- ACCIONES QUIMICAS

INTERNAS

Reactividad de la solucin de poro.-

En una pasta de cemento hidratada en estado hmedo, el fluido que normalmente

ocupa los poros es una solucin altamente

bsica (pH > 12) cuyo carcter se lo da

la gran proporcin de hidrxido que

contiene.

- ACCIONES QUIMICAS

INTERNAS

Entre estos hidrxidos los ms importantes son los de sodio y potasio,

que corresponden al grupo de los

llamados metales alcalinos, por este

motivo al referirse al grado de alcalinidad

de la solucin de poro, constantemente se

hace referencia a la concentracin de

hidrxidos de sodio y de potasio (NaOH y

KOH) que posee.

Del cemento provienen esencialmente, los hidrxidos de sodio y de potasio del fluido

que ocupa los poros del concreto

endurecido, pero eventualmente puede

ocurrir aportaciones de parte de algunos

agregados, el agua de mezcla y ciertos

aditivos minerales y qumicos.

El contenido de lcalis totales del cemento portland generalmente flucta entre 0,2 y 1,5 por ciento, aproximadamente.

Cuando el contenido de lcalis totales del cemento portland es inferior a 0,60 por ciento, de acuerdo a experimentos, se determin que el riesgo de una reaccin deletrea con agregados reactivos prcticamente se elimina.

. Estado de humedad del concreto.-

Para que alcancen grado detrimental las expansiones debidas a una reaccin lcali-

agregado, una condicin necesaria es que

exista suficiente humedad interna en el

concreto, no solamente para asegurar la

presencia de la solucin de poro, sino para

proveer el agua que necesitan los productos de

la reaccin para crear expansin.


REACTIVIDAD DE LOS AGREGADOS

El nico caso en que puede desecharse totalmente el riesgo de que ocurra una reaccin lcali agregado en grado deletreo es cuando los agregados son inocuos.

Cuando se tiene indicios de que los agregados son potencialmente reactivos y que stos agregados estarn en contacto permanente o frecuente con la Humedad, se recomienda el anlisis de stos.

DURABILIDAD

INTEMPERISMO Y

ENVEJECIMIENTO DEL

CONCRETO

INTEMPERISMO

Cuando hablamos de Intemperismo hablamos de acciones deteriorantes

derivadas de las condiciones atmosfricas

a que se halla expuesta una estructura de

concreto en su vida util.

Pueden ser:

Fsico

Qumicos

INTEMPERISMO

Fsico:

Congelacin de agua interna

Cambios volumtricos inducidos por las variaciones de humedad y temperatura, y los efectos erosivos del agua y el viento

Qumicos: Lixiviacin. La carbonatacin y el ataque de sustancias contaminantes contenidas en el aire atmosfrico y en las aguas pluviales

AIRE ATMOSFRICO

El aire atmosfrico se compone normalmente de 78% de Nitrgeno

21% de oxgeno y 1% de diversos gases, entre los que se cuenta el bixido de carbono CO2.

Ninguno de estos gases en proporciones normales causa dao al concreto

Sin embargo existe situaciones en que el aire se contamina con sustancias ajenas a su composicin natural

AIRE ATMOSFRICO

PRINCIPALES AGENTES PERJUDICIALES AL CONCRETO:

- Emanaciones de Bixido de carbono CO2 procedente de procesos de combustin

- Cloruros originados del agua de mar que se encuentran en suspensin en el aire martimo

- Sustancias qumicas y gases de diversa naturaleza que son descargados a la atmsfera a travs de chimeneas de las instalaciones fabriles industriales

AIRE ATMOSFRICO

BIXIDO DE CARBONO

El aire atmosfrico de las zonas rurales presenta normalmente un contenido de CO2 de 0.03 por ciento en volumen

En zonas urbanas

particularmente en zonas

industriales el contenido de

este elemento se incrementa

hasta en diez veces

AIRE ATMOSFRICO

BIXIDO DE CARBONO El efecto perjudicial

del CO2 sobre las

estructuras deriva de

su reaccin con el

hidrxido de calcio,

con lo que disminuye

la alcalinidad

reducindose la

eficacia para dar

proteccin al acero

AIRE ATMOSFERICO

CLORUROS EN AIRE MARITIMO

Hay ocasiones en que el ambiente martimo en contacto con las superficies de concreto presenta contenidos altos de cloruros como 0.20 mg de cloruro de sodio por cm2 de superficie expuesta, convirtindose en un medio de alto riesgo para la corrosin del acero de refuerzo de las estructuras .

AIRE ATMOSFERICO

CLORUROS EN AIRE MARITIMO GRADOS DE SEVERIDAD: 1.- (1) = seco y con temperatura moderada 2.- (2) = Hmedo y con temperatura moderada 3.- (3) = Hmedo y con temperatura de 60C o ms 4.- (4) = Humedecimiento y secado alternados, con

temperatura moderada

5.- (5) = Humedecimiento y secado alternados, con temperaturas de 60, o ms

AIRE ATMOSFERICO

CLORUROS EN AIRE MARITIMO RECOMENDACIONES: Es recomendable que el diseo de mezclas de

concreto sea por durabilidad esto es una relacin a/c de 0.4 a 0.45

Un recubrimiento adecuado del concreto Revestimiento superficial de la estructura, en

ambientes severos.

PRECIPITACIN PLUVIAL

Se puede pensar que el agua proveniente de las precipitaciones pluviales est libre de impurezas sin embargo esto no es as, ya que al atravesar el ambiente atmosfrico se contamina con substancias ajenas a la composicin natural del aire que este puede contener, con lo cual antes de tomar contacto con la superficie terrestre, el agua de lluvia ya exhibe una cierta contaminacin


El grado ofensivo que el agua de lluvia pueda exhibir como medio de contacto

con el concreto depende de la zona,

tendiendo a incrementarse en el siguiente

orden: Rural

Urbana poco poblada

Urbana densamente poblada o industrial


El agua de lluvia de las zonas rurales y urbanas poco pobladas es inofensiva

El agua de lluvia que se precipita en zonas densamente pobladas o industriales, si es perjudicial.

Frecuentemente ocurre que en estos centros industriales existe la presencia de anhdrido sulfuroso o gas sulfuroso, que en contacto con el agua de lluvia se forma el cido sulfuroso

SO2 + H2O ----SO3H2

Adems de la diversidad de sustancias qumicas que existen en el aire atmosfrico en las zonas industriales, generalmente en los grandes centros de poblacin tambin se encuentra el anhdrido sulfuroso o gas sulfuroso (SO2) proveniente de los escapes de los motores de combustin interna de los vehculos y de otros procesos de combustin


En presencia de alta concentracin de SO2 en el ambiente atmosfrico, el agua de lluvia adquiere carcter cido Lluvia cida con un pH qu en casos extremos puede ser tan bajo como 3, convirtiendose en un medio de contacto agresivo para las estructuras, incrementndose el riesgo de corrosin

Aunque este proceso de deterioro no evoluciona con rapidez, a la larga

constituye un factor significativo para el

envejecimiento prematuro por

intemperizacin de las estructuras de

concreto que prestan servicio en las

grandes ciudades.

LA LLUVIA ACIDA EN EL CONCRETO

El acceso del agua de la lluvia cida y del oxgeno disuelto a travs del concreto por grietas y hendiduras permite alcanzar al acero, que de otra manera sera poco susceptible a la corrosin severa.



1.- Baja relacin agua /cemento

2.- Incrementar el espesor del recubrimiento

3.- Suministrar a la estructura recin colada un buen curado.

4.- Utilizar aditivos capaces de reducir la velocidad de carbonatacin y de penetracin

PASO DEL TIEMPO

Las estructuras de concreto tambin envejecen, y hoy sabemos que no son eternas, pues tienen una vida finita, y que en mayor o menor proporcin su vigencia est en funcin de los mltiples factores que les afectan cotidianamente.

ATAQUE DE SUSTANCIAS

ACIDAS

ATAQUE DE SUSTANCIAS ACIDAS


ACIDAS

Debido al carcter alcalino de la pasta de cemento hidratada, cuando esta en contacto

con una sustancia cida reacciona con ella y

tiende a neutralizarla , dando como resultado las

sales clcicas que son solubles en el agua. Los

silicatos de calcio hidratados cuyos atributos son

su insolubilidad y resistencia, son solubilizados

por el cido perdiendo de este modo coherencia

y tiende a desintegrarse.


ACIDAS

La intensidad con que una sustancia cida causa deterioro al concreto endurecido,

depende del grado de solubilidad en agua

de las sales que se forman como

consecuencia de la reaccin


ACIDAS

Acidos que atacan al concreto:

1.- cido clorhdrico sumamente agresivo

cloruro de calcio

2.- cido sulfrico de mediana agresividad

sulfato de calcio.

3.- cido Hmico se encuentra en suelos

humato clcico

4.- cido Oxlico

Oxalato clcico


ACIDAS

PREVENCIN

1.- Evitar el contacto directo entre concreto y cido

a) aplicacin de una barrera de

proteccin (en la superficie interior de

tubera)

2.- Inhibiendo la formacin del cido y/o acumulacin de dicha superficie


ACIDAS

PREVENCIN

Existen dos modos posible para inhibir la formacin del cido

- Operar el drenaje a tubo lleno

- proveer en las lneas de conduccin de aguas residuales con una ventilacin

eficiente


ACIDAS

PREVENCIN

Existen dos modos posible para inhibir la formacin del cido

- Operar el drenaje a tubo lleno

- Proveer en las lneas de conduccin de aguas residuales con una ventilacin

eficiente

El concreto de cemento portland no resiste bien los cidos. Sin embargo, la velocidad con que stos destruyen el concreto depende de:

la resistencia a los cidos y su concentracin,

la temperatura de la solucin de cido,

las condiciones de exposicin soluciones cidas estticas o movibles, y

la solubilidad de productos reactivos.

Drenaje profundo de la ciudad de

Mxico (Notimex).

Imagen del interior de un drenaje.

Concreto lanzado aplicado a un tnel

.

El concreto lanzado es un material de construccin slido y durable,

nico en su forma de colocacin por la posibilidad de aplicarse tanto

en superficies verticales como sobrecabeza

Todo tipo de agregado utilizado, tanto grava como arena en el

concreto para la infraestructura hidrulica, debe ser de basalto

(resistente al ataque cido), evitndose agregados como la grava

triturada que se constituye principalmente por piedra caliza, muy

susceptible al ataque cido.

durabilidad

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