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DISEÑO SEGURO DEL HORMIGÓN DE PRESAS. PREVENCIÓN, DIAGNOSIS Y
PROGNOSIS DE LA REACCIÓN SÍLIC-ÁLCALI
E. Menéndez, B. Aldea, R. García-Rovés
Instituto “Eduardo Torroja” de Ciencias de Construcción (CSIC)
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Diseño seguro del hormigón de presas.Prevención, diagnosis y prognosis de la RAS
• Incidencia de la reacción árido-álcali en presas
• Vida útil de las estructuras de hormigón con RAS
• Prevención de la RAS
• Diagnosis de la RAS
• Prognosis de la RAS
• Mitigación de la RAS
• Conclusiones
Contenido
JORNADA DE PRESAS Y ENERGÍA HIDROELÉCTRICA [email protected]
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Diseño seguro del hormigón de presas.Prevención, diagnosis y prognosis de la RAS
• Incidencia de la reacción árido-álcali en presas
• Vida útil de las estructuras de hormigón con RAS
• Prevención de la RAS
• Diagnosis de la RAS
• Prognosis de la RAS
• Mitigación de la RAS
• Conclusiones
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Incidencia de la RAS en presasAlteración en presas Incidencia de la RAS por continentes
Presas
Nucleares
63%
6%
12%
19%
Alta incidencia de daño en el hormigón
Muchas presas incorrectamente diagnosticadas
Hasta 20-30 años en manifestar el deterioro
Estructuras singulares
10-15% RAS
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Incidencia de la RAS en presas
Áridos reactivos
AguaÁlcalis libres
Minerales reactivos: sílice amorfa, tridimita, vidrio volcánico, cuarzos deformados, …
R.H. > 80%, agua o humedad externa
Suficientes álcalis: cemento, agua, áridos, adiciones, etc.
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Incidencia de la RAS en presas
Directos Fisuras mapeadas
Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
Acodalamiento de compuertas
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Directos Fisuras mapeadas
Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
Acodamiento de compuertas
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Incidencia de la RAS en presas
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Directos Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
Acodamiento de compuertas
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Incidencia de la RAS en presas
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Directos Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
Acodamiento de compuertas
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Incidencia de la RAS en presas
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Directos Fisuras mapeadas
Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos
Apertura y desalineación de juntas
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Incidencia de la RAS en presas
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Directos Fisuras mapeadas
Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
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Incidencia de la RAS en presas
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Directos Fisuras mapeadas
Microfisuración del hormigón
Decoloración alrededor de fisuras
Indirectos Apertura y desalineación de juntas
Fisuración en elementos auxiliares
Acodamiento de compuertas
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Incidencia de la RAS en presas
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Diseño seguro del hormigón de presas.Prevención, diagnosis y prognosis de la RAS
• Incidencia de la reacción árido-álcali en presas
• Vida útil de las estructuras de hormigón con RAS
• Prevención de la RAS
• Diagnosis de la RAS
• Prognosis de la RAS
• Mitigación de la RAS
• Conclusiones
Contenido
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Vida útil de las estructuras con RAS
t = 0 ti tsTime
Dañ
o
Condiciones adecuadas
Inicial
Envejecimiento
Medio-largo plazo
Pérdida de funcionalidad
Largo plazo
𝑅 𝑇 = 𝑒− 0𝑇 λ 𝑡 ·𝑑𝑡 = 𝑒−λ𝑡
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Prevención Diagnosis
Mitigación
Prognosis
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Vida útil de las estructuras con RAS
Condiciones adecuadas
Inicial
Envejecimiento
Medio-largo plazo
Pérdida de funcionalidad
Largo plazo
t = 0 ti tsTime
Dañ
o
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• Incidencia de la reacción árido-álcali en presas
• Vida útil de las estructuras de hormigón con RAS
• Prevención de la RAS
• Diagnosis de la RAS
• Prognosis de la RAS
• Mitigación de la RAS
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Áridos reactivos
Álcalis libres
Agua y humedad
Temperatura
Resistencia a compresión
Condiciones ambientales
Temperatura
Insolación
Viento
Ciclos humedad-secado
Otros
Factores que contribuyen al RAS
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Prevención de la RAS
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• Diseño de mezclas no expansivas, basadas en la caracterización de los componentes
• Comportamiento diferentes en función de las condiciones ambientales
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Condiciones ambientales
variables
Diferentes niveles de
RAS
Prevención de la RAS
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• Incidencia de la reacción árido-álcali en presas
• Vida útil de las estructuras de hormigón con RAS
• Prevención de la RAS
• Diagnosis de la RAS
• Prognosis de la RAS
• Mitigación de la RAS
• Conclusiones
Contenido
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Diagnosis de la RASMicroscopía óptica
Microscopía electrónica
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Presa
Aguas arriba y abajo
Diferentes alturas
Diferentes profundidades
Testigos
Análisis por estereomicroscopiaSelección de muestras
Análisis microestructural & composicional
BSE-EDX
Ex(T) = f (ra, al, wl, cma, etp)
Áridos reactivos
ra
Álcalis libres
al
Agua libre
wl
Condic. Ambient
mc
Estado tensional
etl
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Diagnosis de la RAS
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• Prevención de la RAS
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Prognosis de la RAS
Time
Exp
ansi
on
0
1
Curva teórica de expansiónFracción de expansión consumida a tiempo t
Aceleración o deceleración de
la función de reacción
t
Diferente evolución de la RAS en las diversas
áreas de las presas en función de las
condiciones ambientales y las cargas
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Principia, S.L.
Implementación de modelos
matemáticos con el resultado del análisis
de los materiales
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Mitigación de la RASImpermeabilización de paredes con resinas (poliuretano/epoxi)
Impermeabilización parcial de la pared aguas arriba
Impermeabilización con resina de los bloques afectas
Lechadas de resina epoxi en fisuras
Sellado de fisuras
Modificación de compuertas
Anclajes de bloques affectados
Anclajes no tensados
Cortes
Pruebas de tensión
Algunas reparaciones solo tienen efectos
temporales
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Conclusiones• La RAS tiene un impacto significativo en el deterioro del hormigón de presas.
En los últimos años se han diagnosticado numerosos casos.• Es posible intervenir en las diferentes fases de la vida útil de las presaso Prevención: Es posible diseñar mezclas de hormigón no-expansivoo Diagnosis: Es posible diagnosticar correctamente el fenómeno expansivoo Prognosis: Actualmente se está desarrollando una metodología avanzada
combinando el análisis de los materiales extraídos de las estructuras y losmodelos matemáticos
o Mitigación: Este es un problema que todavía necesita estudios adicionales.Actualmente se adoptan medidas indirectas y sus resultados songeneralmente temporales.
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