memoria descriptiva_corrosion acero

Pg.2

ESCUELA DE INGENIERA CIVIL

REPARACIN DE

FACULTAD DE INGENIERA

REPARACIN DE PATOLOGA Y REPARACIN DE ESTRUCTURAS DE INGENIERA

MEMORIA DESCRIPTIVA

PROYECTO : SUSTITUCIN DE ACERO DE REFUERZO AFECTADO POR CORROSIN DEL

COLISEO CERRADO EN EL COMPLEJO DEPORTIVO GRAN CHAVN DE

CHIMBOTE, PROVINCIA DEL SANTA DEPARTAMENTO DE ANCASH

UBICACIN : PARQUE METROPOLITANO DE VILLA MARA.

FECHA : CHIMBOTE, JULIO DEL 2014

I. ASPECTOS GENERALES

1.01. Ubicacin del Proyecto.

La realizacin de este proyecto se llevar a cabo dentro de una obra en actual abandono

siendo est la muy controversial CONSTRUCCIN DEL COLISEO CERRADO EN EL

COMPLEJO DEPORTIVO GRAN CHAVN DE CHIMBOTE, PROVINCIA DEL SANTA

DEPARTAMENTO DE ANCASH; dicha rea de trabajo est limitada por:

AL NORTE : Av. Jos Pardo (ex Av. Vctor Ral Haya de la Torre)

AL SUR : Av. Panamericana Norte (Av. Meiggs)

AL ESTE : Ro Lacramarca

AL OESTE : Centro Comercial Mega Plaza

Pg.3


REPARACIN DE



1.02. Introduccin

La corrosin del acero de refuerzo en estructuras de hormign armado es un problema

bastante extendido, particularmente en estructuras expuestas a ambiente marino. No es

inusual que se produzcan desprendimientos de mampostera originados por los esfuerzos

diametrales que produce sobre el hormign la formacin de xidos de hierro. Estas

situaciones involucran riesgo para personas y bienes y hacen necesario reparar la estructura

para prolongar su vida de servicio til.

La principal causa de deterioro en estructuras de hormign armado en las ciudades costeras

es la corrosin de las barras de acero de refuerzo. Este problema puede, no solo

comprometer la integridad de dichas estructuras y en consecuencia la seguridad de las

personas, sino que tambin conduce a la desvalorizacin econmica que acompaa al

deterioro esttico y funcional de los inmuebles.

En la mayora de los casos los problemas de corrosin se suscitan por una combinacin de

defectos constructivos, empleo de materiales inapropiados, falta de mantenimiento y

exposicin a medios agresivos o como en este caso el abandono de la obra por problemas

administrativos. En cualquier caso, la prdida de pasividad del acero determina el inicio de

la corrosin.

Se estima que el costo que genera el dao de materiales por corrosin asciende en los pases

desarrollados a aproximadamente el 3.5 % del PIB (Producto Interno Bruto). De esta

cantidad, el 20% podra ser ahorrado de aprovechar al mximo las tecnologas y cuidados

existentes para mitigar este proceso qumico.

Del total de daos por corrosin en metales en la industria en general, aproximadamente

un 18% se produce en la industria de la construccin. El acero es el metal ms usado en la

construccin de viviendas, edificios, puentes y dems estructuras. Ya sea que se utilicen

perfiles estructurales de acero, o varillas de acero de refuerzo en hormign, la corrosin es

un fenmenos crtico, que de no ser debidamente prevenido y controlado, podra ocasionar

el colapso de las estructuras construidas junto a la prdida de vidas humanas en los casos

extremos.

Pg.4


REPARACIN DE



1.03. Marco Terico

CORROSIN

La corrosin es la interaccin de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el

consiguiente deterioro en sus propiedades tanto fsicas como qumicas. La caracterstica

fundamental de este fenmeno, es que slo ocurre en presencia de un electrlito,

ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas andicas y catdicas.

(Fsicanet Corrosin)

La corrosin puede ser mediante una reaccin qumica (xido-reduccin) en la que

intervienen la pieza manufacturada, el ambiente y el agua o por medio de una reaccin

electroqumica.

Prevencin de la corrosin

Para prevenir que exista la posibilidad de que en un futuro la corrosin provoque un

deterioro en la estructura de hormign armado, se debe tomar en cuenta 3 parmetros que

son:

Que el hormign tenga una estructura de poros adecuada

Que el recubrimiento tenga el espesor suficiente

Que el hormign est libre de cloruros

A partir de los parmetros anteriores, es importante tener en cuenta:

Los procesos de difusin de los ataques ya sea por carbonatacin o por la

presencia de iones de cloruro

La humedad

La temperatura

Estos parmetros indicados nos ayudarn de una u otra forma para poder prevenir la

corrosin y que sta no cause dao en la estructura de hormign armado.

Pg.5


REPARACIN DE



Corrosin por carbonatacin del hormign

Cuando el CO2 que es liberado de forma

masiva en la atmsfera penetra en el

hormign se produce una reaccin entre los

hidrxidos de la fase lquida intersticial y los

compuestos hidratados del cemento, de tal

manera que cuando todo el Ca(OH)2,

Na(OH) y K(OH) presentes en los poros han

sido carbonatados, el pH empieza a decrecer,

dando como resultado un medio cido que produce un constante y progresivo efecto

corrosivo en el acero.

Corrosin por accin de cloruros

Este fenmeno generalmente se produce en las

zonas costeras, los iones de cloruros que se

encuentran en el ambiente penetran en el

hormign destruyendo la capa protectora que

cubre al acero y provocando una pequea zona

andica con relacin a la catdica, las

condiciones desfavorables de la superficie

producen una profunda y acelerada

penetracin de la corrosin en el acero de

refuerzo.

La presencia de cloruros en el concreto puede provenir de sus componentes como en el

cemento, agua, agregados, aditivos o tambin en el ambiente.

El componente del cemento que reacciona con los iones de cloruro es el Aluminato triclcico

(C3A), formando Cloro aluminato clcico lo cual provoca la disminucin del pH provocando

el medio cido que genera la corrosin.

Figura 1. Proceso de carbonatacin del hormign.

Figura 2. Fenmeno electroqumico de la corrosin

por iones de cloruro.

Pg.6


REPARACIN DE



Principales problemas presentados en las estructuras por corrosin

La corrosin es una de las causas ms comunes de deterioro de las estructuras de hormign

armado, esta puede afectar al acero (por reduccin de su seccin y propiedades mecnicas),

al hormign (por su fisuracin) y a la seccin en conjunto acero-hormign (por prdida de

adherencia).

Efectos en el hormign

Debido a la formacin de productos derivados

durante el proceso de corrosin de armaduras

dentro de un elemento estructural, ocurre un

fenmeno de expansin volumtrica, esta

expansin a su vez provoca tensiones radiales que

generan esfuerzos de traccin al hormign. Cuando

la generacin de estos productos de corrosin es

excedida por la capacidad de migracin de los mismos

a travs de los poros del hormign, en algn punto los esfuerzos de traccin del hormign

son superados por los esfuerzos de traccin producidos por los productos derivados de la

corrosin. Esto provoca fisuracin y desprendimiento del recubrimiento.

Cuando se trata de un elemento sometido principalmente a compresin (por ejemplo, las

columnas) y se llega a desprender el hormign, la consecuencia es la prdida de seccin

resistente, lo cual disminuye la rigidez del elemento.

Cuando se trata de un elemento sometido principalmente a flexin, como las vigas, se

produce la prdida de resistencia a la compresin del hormign circundante a la armadura

corroda, lo cual disminuye la ductilidad y aumenta la presencia de grietas.

Efectos en el acero

La reduccin de la seccin transversal de la armadura de refuerzo es el efecto ms

inmediato de la corrosin, debido a la disolucin del metal en las zonas andicas. Esto

implica la prdida de capacidad resistente de forma progresiva y afecta la seguridad y la

funcionalidad de la estructura. La corrosin puede producirse de manera uniforme a lo

ancho de seccin de la armadura, en estos casos la prdida de resistencia es

Figura 3. Efecto de la corrosin en el hormign.


Pg.7


REPARACIN DE



aproximadamente proporcional a la prdida de seccin.

Distinto caso supone la presencia de picaduras, las

cuales suponen una concentracin de esfuerzos de

tensin triaxiales que producen un comportamiento

mecnico frgil en el material. (Tesis doctoral Esther

Moreno)

Bajo la accin de cloruros se produce una corrosin

localizada o corrosin por picaduras, que reducen

asimtricamente la seccin transversal. Bajo la accin de carbonatacin la penetracin de

ataque y la reduccin de la seccin de las armaduras de acero son homogneas.

Efectos en el sistema Hormign Armado

Una de las caractersticas que permiten que el acero y el hormign trabajen conjuntamente

es la adherencia junto con el anclaje entre ambos, durante el proceso de corrosin aparecen

productos que quedan expuestos al contacto con el hormign, por lo tanto, la naturaleza

de la frontera entre el acero y hormign es variable, y se pierde la adherencia con el acero.

Al incrementarse las tensiones radiales ejercidas por los productos de la corrosin, se

producen en mayor medida las fisuras en el hormign. A niveles pequeos de corrosin se

aumenta la adherencia entre el acero y el hormign, pero con niveles de corrosin que

producen las primeras fisuras, la adherencia entre ambos materiales disminuye

sbitamente.

Una varilla corroda, presenta mayores

afectaciones, como es lgico, en la

corruga que en la seccin en s. En barras

de refuerzo en las que se ha perdido el 3%

de seccin transversal, puede haberse

perdido hasta un 20% de la corruga, lo

cual perjudica el acuamiento entre el

acero y el hormign.

Figura 4. Efecto de la corrosin en el acero.


Figura 5. Efectos en el sistema hormign armado.


Pg.8


REPARACIN DE



Soluciones al problema de la corrosin

Debido a los daos que ocurren en las estructuras de hormign armado a causa de la

corrosin y la prdida econmica que este fenmeno qumico genera, se han realizado

investigaciones durante varios aos que nos han dado como resultado algunas soluciones

para evitar que la corrosin sea un mal para el mbito de la construccin y as lograr que

las estructuras de hormign armado sean confiables, duraderas y logren un mayor tiempo

de durabilidad y una resistencia que no disminuya a causa de este fenmeno.

Reparacin de estructuras de hormign armado deterioradas por la corrosin

Una vez que se ha detectado mediante anlisis o a simple vista que una estructura de

hormign armado ah sufrido un dao a causa de la corrosin, inmediatamente se debera

reparar la estructura para as evitar que la corrosin aumente el dao producido y por ende

un dao irreparable en la estructura, para esto existen algunos mtodos:

Eliminacin del hormign deteriorado: si se observa que existen sntomas de corrosin

como mancha de xidos o fisuraciones en el acero de la estructura, se debe eliminar todo el

hormign de esas zonas.

Restauracin de la capacidad resistente de las armaduras: si las prdidas de seccin

queexisten en el acero son menores al 15% no es necesario restaurar la capacidad nominal

del acero ya que con ese porcentaje no existen problemas estructurales, pero si las prdidas

pasan el 15% se deber recalcular la estructura o restaurar la capacidad inicial del acero.

Colocacin de un nuevo material de reparacin: pueden ser con materiales de base

orgnica, materiales de base inorgnica o materiales de base mixta.

Aplicacin de un tratamiento superficial: pueden ser pinturas y sellantes, hidrfugos o

impregnantes, obturadores de poros.

Mtodos electroqumicos de rehabilitacin

Los procedimientos ms utilizados para la rehabilitacin de EHA mediante mtodos

electroqumicos se basan en la polarizacin catdica del acero y son:

Pg.9


REPARACIN DE



Proteccin catdica (PC).

Extraccin electroqumica de cloruros (EEC)

La realcalinizacin electroqumica (RAE)

La proteccin catdica es uno de los mtodos electroqumicos que ms se utiliza para evitar

que exista corrosin en las estructuras, puede ser por nodo de sacrificio el cual consiste en

utilizar un elemento con una electronegatividad menor el cual actuar como nodo

mientras que el elemento a proteger actuar como ctodo produciendo as que el flujo de

electrones vaya de ctodo a nodo haciendo que

el nodo de sacrificio sufra el proceso de corrosin,

otra forma de proteccin catdica es por corriente

impresa el cual consiste en proporcionar corriente

continua, el terminal positivo de la fuente debe

conectarse a un nodo auxiliar, mientras que el

negativo se conecta a la armadura a proteger

produciendo as que el elemento a proteger acte

como ctodo y as evitar la corrosin.

Inhibidores de corrosin

Los aditivos inhibidores de la corrosin son sustancias qumicas que, aadidas al agua de

amasado, mantienen pasivo al acero de las armaduras en presencia de los factores

agresivos, por lo que pueden resultar eficaces para prevenir el efecto de la carbonatacin o

de los iones cloruro en las estructuras de hormign armado, la accin de los inhibidores no

es definitiva, simplemente retrasan el proceso de corrosin.

La aplicacin de inhibidores en la proteccin de estructuras ya construidas se lleva a cabo

directamente sobre la superficie del hormign. El compuesto orgnico migra a travs de la

estructura porosa endurecida del hormign llegando a la armadura por fenmenos de

accin capilar, difusin de vapor y atraccin inica. Una vez ha alcanzado la armadura,

Tabla 1. Caractersticas de los tratamientos de rehabilitacin electroqumica.

Figura 6. Proteccin catdica con nodo de sacrificio.

Pg.10


REPARACIN DE



forma una capa debido a un triple efecto: la separacin en iones de las sales, reaccin y

enlace con la superficie del metal y, por ltimo, fijacin de la capa por adsorcin fsica. Como

consecuencia, se produce una drstica reduccin de la corrosin al producirse un cambio de

potencial en las reas andicas y catdicas, por formacin de una capa hidrofbica que

impide la penetracin de iones cloruro y desplazando los que puedan estar presentes en la

superficie del acero. En estructuras de nueva construccin, la aplicacin de este sistema se

lleva a cabo mediante la adicin de inhibidores directamente durante el amasado del

hormign.

1.04. Objetivos

Este proyecto busca dejar en ptimas condiciones el acero de refuerzo en las

columnas del bloque norte del Coliseo Cerrado mediante la sustitucin del acero

corrido.

Establecer un monto aproximado de reparacin de esta obra afectada por el

ambiente agresivo de la ciudad de Chimbote.

Fomentar en nosotros los alumnos el gusto por este curso y no amilanarnos ante

un eventual trabajo en este tipo de intervenciones.

1.05. Justificacin del Proyecto

Este proyecto se justifica plenamente debido a que gracias a l la obra del COLISEO

CERRADO podr proseguir y con ello nuestra ciudad ostentara un coloso deportivo. El cual

fomentar el deporte no solo en el distrito de Chimbote sino tambin en el de Nvo.

Chimbote.

A continuacin se presentan fotos de la condicin actual de esta obra:

Pg.11


REPARACIN DE



Foto 01. Imagen que muestra una de las

columnas en la cual se muestran el

acero corrodo.

Foto 02. Imagen que muestra el acero

de las graderas del bloque sur el cual

est totalmente inservible.

Foto 03. Imagen que muestra el acero

que sobresale de las columnas, el cual

debe sustituirse.

Pg.12


REPARACIN DE



II. DESCRIPCIN DEL PROYECTO

El proyecto consiste en la ejecucin de trabajos para reparar estructuras de concreto que

presentan daos por corrosin de las armaduras de refuerzo. Incluye la preparacin de la

superficie, la colocacin o reemplazo de armaduras, si se observa una prdida de seccin de stas;

el empleo de aditivos puentes de adherencia, la fabricacin y colocacin de concreto hidrulico

con aditivos especficos a cada reparacin.

La definicin y las caractersticas de los trabajos de reparacin por realizar deben ser el resultado

de los anlisis y estudios realizados por profesionales experimentados en el campo de las

estructuras viales, dado que este tipo de daos es potencialmente generador de problemas

graves.

El objetivo es realizar todos los trabajos, transporte y suministro de materiales necesarios para

reparar un rea de concreto daado y con las armaduras corrodas, para lo cual se considera la

remocin de todo el concreto en mal estado, limpieza de las armaduras corrodas (agregando

nuevas armaduras si fuera necesario), para enseguida protegerlas mediante un inhibidor de la

corrosin y efectuar la reposicin del concreto.

Inspeccionar peridicamente el estado y la condicin de columnas de pilares o estribos, muros,

vigas y losas en cara superior o inferior, con el fin de identificar la presencia de daos, en especial

con presencia de xidos y proceder a su reparacin oportuna.

2.01. Materiales

Para la ejecucin de esta actividad, se requieren, en general, los siguientes materiales:

Productos con base en resinas epxicas a ser utilizados como inhibidores de la corrosin

de las armaduras.

Armaduras o varillas de acero en caso necesario.

Material de soldadura, en caso necesario.

Concreto hidrulico con aditivos especficos o mortero.

Agentes de adherencia que pueden ser lechada a base de cemento, epxicos y emulsiones

a base de ltex.

Pg.13


REPARACIN DE



Elementos para encofrado.

2.02. Equipos y Herramientas

Los equipos y herramientas necesarios para la ejecucin de esta actividad, son:

Martillos,

Cinceles, y otras herramientas similares,

Equipo de aire a presin,

Equipo de chorro de arena,

Equipo para corte de varillas,

Equipo de soldadura en caso de ser necesario, mezcladora de concreto

Equipo idneo para el corte y doblado de las barras de refuerzo.

y una cmara fotogrfica,

2.03. Procedimiento de Ejecucin

El procedimiento a seguir para la ejecucin de los trabajos es el siguiente:

1. Colocar seales preventivas y dispositivos de seguridad.

2. El personal debe contar con los uniformes, cascos y todos los elementos de seguridad

industrial en concordancia con las normas establecidas.

Asimismo, adoptar las medidas de seguridad necesarias cuando los trabajos se realicen con

el puente en servicio, antes de iniciar los trabajos.

3. Distribuir los trabajadores con base en la programacin de esta actividad

4. Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o representativos, en la situacin

inicial y en actividades de avance.

5. Identificar y delimitar exactamente el rea que presenta el deterioro.

Pg.14


REPARACIN DE



6. Remover completamente toda el rea que presenta deterioro y hasta la profundidad

necesaria para encontrar concreto en buenas condiciones.

Efectuar la remocin, mediante el uso de martillos, cinceles y otras herramientas o

mquinas similares. La condicin del concreto se puede determinar en la prctica golpeando

la superficie con un martillo; las reas de concreto sano producirn un sonido metlico,

agudo y vibrante, en tanto que en las con concreto daado el sonido ser sordo y hueco. Se

debe conformar un permetro de forma regular, y alcanzar la profundidad necesaria para

despejar completamente las barras de acero y hasta 25 mm.

por detrs de ellas. La geometra recomendada para la remocin del concreto con daos o

defectos es:

En vigas, es recomendable retirar el concreto de la parte daada en secciones uniformes

pero en franjas, principalmente en la zona de acero en traccin.

En columnas, lo recomendable es retirar el concreto por caras, evaluando la posibilidad

de reparar ms de una cara a la vez.

En la cara superior de una losa, se proceder de tal manera que permita dejar libre la

armadura de la capa superior.

En losas que requieran reparacin total o profunda, trabajar toda el rea daada.

En todos los casos la estructura a reparar debe estar convenientemente apuntalada, con el

fin de liberarla de esfuerzos cuya accin puedan provocar la falla prematura y/o colapso de

la estructura a reparar.

7. Limpiar con aire a presin, asegurndose que ste se encuentre libre de aceite u otros

contaminantes; de las barras de acero debern removerse, xidos, costras, escamas y

contaminantes, para lo cual se deber emplear un chorro de arena u otro procedimiento

apropiado que deje la superficie perfectamente limpia. Si se detecta una prdida de

seccin de las armaduras, sta se debe reponer con una nueva armadura debidamente

empalmada y soldada de acuerdo con las instrucciones del Expediente Tcnico. Las

armaduras debern ser protegidas aplicando los inhibidores de corrosin.

Pg.15


REPARACIN DE



8. Aplicar los agentes de adherencia: Los ms usados son: lechada a base de cemento,

epxicos y emulsiones a base de ltex. Se debe controlar lo siguiente, previo a su

aplicacin.

Se requiere una superficie limpia, sana y firme, las reas que no cumplan

debern ser repicadas.

La superficie de concreto por reparar debe tener una estructura de poros

abiertos, lo cual es de vital importancia, pues si est obstruida con polvo,

lechada o agua, el proceso de adhesin estar impedido y reducir la adhesin.

El nivel de humedad debe ser controlado. Un sustrato muy seco puede absorber

mucha agua del material de reparacin y provocara una fisuracin excesiva.

Un sustrato con excesiva humedad puede obstruir los poros e impedir

absorcin.

9. Colocar el concreto de reparacin empleando algunas de las siguientes tcnicas, segn el

caso.

Encofrado y vaciado en sitio: es el ms usado, y se puede aplicar en superficies verticales

principalmente y tambin en superficies horizontales y sobrecabeza. Su dificultad mayor

radica en la escasa posibilidad de aplicar agentes de adherencia:

La mezcla debe ser de baja contraccin y proveer la fluidez necesaria,

No requiere mecanismos especiales para su colocacin,

La compactacin debe ser de preferencia mediante la vibracin interna,

aunque el varillado esta permitido y se debe complementar con vibracin

externa del encofrado.

Deben permitir el acceso de la mezcla dentro de la cavidad formada.

Encofrado y bombeado: Se pueden usar con morteros de grano fino hasta con concreto de

agregado grueso.

La colocacin no est limitada por la profundidad de la reparacin, ni por el tamao y

densidad del refuerzo.

La presin favorece el encapsulamiento de las barras, proveyendo una seccin uniforme sin

segregacin.

Se aplicara en superficies recortadas para evitar el aire atrapado.

Pg.16


REPARACIN DE



El encofrado debe confinar totalmente el volumen de reparacin, debiendo

proveerse respiraderos o tubos de ventilacin.

La mezcla debe ser bombeable.

La secuencia de bombeado para elementos verticales es desde los puntos

bajos hacia los altos.

La secuencia de bombeado para elementos sobrecabeza es de un extremo

hacia el otro.

La consolidacin se produce por la presin de bombeo.

Este mtodo favorece la adhesin con la superficie de concreto existente.

Concreto lanzado: usado generalmente para muros.

Se debe efectuar el premezclado de materiales y la mezcla ser propulsada

por aire comprimido.

No se usa encofrado, por lo que no es necesario el uso de respiraderos o

tubos de ventilacin,

La secuencia de aplicacin es desde los puntos bajos hacia los altos.

10. Trasladar los materiales extrados o sobrantes a depsitos de excedentes, dejando el

rea de los trabajos completamente limpia.

11. Al terminar los trabajos, retirar las seales y dispositivos de seguridad en forma inversa

a como fueron colocados.

12. Tomar algunas fotografas de casos sobresalientes y/o representativos, en la situacin

final.

2.04. Medicin

La unidad de medida para la Reparacin de Concreto con Corrosin en el Acero de

Refuerzo es: metro cuadrado (m) de superficie reparada, cualquiera fuere su espesor

y las caractersticas de reparacin.

La unidad de medida de acero ser el kilogramo (kg), aproximado al dcimo de

kilogramo, de acero de refuerzo para estructuras de concreto, realmente suministrado

Pg.17


REPARACIN DE



y colocado en obra, debidamente aceptado por el Supervisor.

memoria descriptiva_corrosion acero

Documents