Facultad de Ingeniería

FACTORES QUE AFECTAN LA DURABILIDAD DEL CONCRETO AL NUEVO CENTRO DE SALUD OCONGOTE

Materia:

Tecnología del concreto

Nombre del Profesor:

Sotomayor Cruz, Cristian Daniel

Nombre de los estudiantes:

Yanayaco Salome, Ayrton Ronny

Mendiburu Velázquez, David

Tito Sánchez, Jaime Belisario

INDICE

1. Antecedentes …………………………………………………… 3

2. Resumen del Proyecto …………………………………………. 3

3. Introducción …………………………………………………… 4

4. Problemática y objetivos……………………………………….. 5

5. Marco Teórico

5.1 Abrasión ………………………………………………. 6

5.2 Corrosión del acero……….…………………………. 6

5.3 Reacción química de los agregados………………….. 8

5.4 Hielo y deshielo……………………………………….. 8

5.5 Permeabilidad…………………………………………. 8

6. Desarrollo del tema : Materiales y métodos, resultados …… 9

7. Análisis e interpretación de los resultados …………………… 12

8. Conclusiones …………………………………………………. 13

9. Recomendaciones…………………………………………….. 14

10. Bibliografía y Anexos……………………………………….. 15

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1. ANTECEDENTES

La Política de Salud busca a través del desarrollo de sus procesos de Reforma del Sector Salud, garantizar el acceso real y equitativo a los servicios de atención integral de salud, sobre todo a las poblaciones en extrema pobreza y con mayores riesgos de enfermar y/o morir, por enfermedades y/o daños de salud prevenibles o evitables. El Programa ha planteado el desarrollo de obras que mejoren la infraestructura sanitaria en los establecimientos priorizados, dentro de los que se encuentra el Centro de Salud Ocongate, establecimiento de primer nivel I-4 perteneciente a la Microrred Ocongate.

El presente proyecto se origina como una respuesta a solucionar las altas tasas de morbilidad-mortalidad materno-infantil en las zonas más pobres y excluidas en el ámbito de influencia del referido establecimiento de la Región Cusco.

En ese sentido, el PARSALUD dentro de los programas de inversión de infraestructura sanitaria tiene programada la construcción del Nuevo Centro de Salud, para brindar la atención necesaria a las madres gestantes en el Centro de Salud Ocongate, proyecto complementario, que nace como solución para la disminución de las altas tasas de morbilidad-mortalidad materna infantil de la población.

2. Resumen del proyecto

Mediante diversos ensayos en la zona o el área de construcción del nuevo centro de salud para el distrito de Ocongate, Provincia de Quispicanchi, Departamento de Cusco; se evaluará los factores que afectan a la durabilidad del concreto para esta obra. Verificando que clima, tipo de suelo si es reactivo, humedad; para así controlar los efectos perjudiciales en el concreto de esta construcción a largo o corto plazo. Además, se deberá presentar soluciones para disminuir las posibilidades que ocurran estos eventos predecibles mediante estudios previos.

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3. Introducción El ACI define la durabilidad del concreto de cemento Pórtland como la habilidad para resistir la acción del intemperismo, el ataque químico, abrasión, y cualquier otro proceso o condición de servicio de las estructuras, que produzcan deterioro del concreto. (Ref. 12.1 y 12.2).

Por ello, la durabilidad no es algo que dependa del diseño de mezcla, sino que depende del medio “ambiente” a la cual está sometida. En este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, de modo que las características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir siendo “durable” bajo condiciones diferentes.

“Tradicionalmente se asoció la durabilidad a las características resistentes del concreto, y particularmente a su resistencia en compresión”, pero se han demostrado que es sólo uno de los aspectos involucrados, pero no el único ni el suficiente para obtener un concreto durable.

En consecuencia, el problema de la durabilidad es sumamente complejo en la medida en que cada situación de exposición ambiental y condición de servicio ameritan una especificación particular tanto para los materiales y diseño de mezcla, como para los aditivos, la técnica de producción y el proceso constructivo, por lo que es usual que en este campo las generalizaciones resultan nefastas.

En el desarrollo de este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan una mejor aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de nuestros recursos materiales y humano

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4. Problemática y objetivos La estructura de concreto está expuesta durante a agentes físico y químicos durante su vida útil de diferentes agentes ya sean internos o externos. Como la construcción del nuevo centro de salud Ocongate en la zona de Cuzco. Para que este proyecto se guíe por durabilidad se debe tener en cuenta la zona (tipo de suelo) que tan reactivo es el ambiente, tipo de clima y suelo) . Siendo un gran factor para la construcción de este proyecto. Además, que tan reactivos son los agregados o su contenido de sílice. Por lo cual se planteó los siguientes objetivos:

● Determinar cuáles son los agentes químicos y físicos más comunes que afectan al concreto

● Verificar que tipo de clima tiene el área de construcción

● Tipo de suelo y napa Freática del área de construcción

● Dar a conocer un control de calidad del concreto en estado fresco para mejorar la durabilidad.

● Evaluar la permeabilidad respecto a la resistencia y a la relación a/c

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5. Marco Teórico

5.1 Abrasión del ConcretoLa abrasión se define al grado de oposición de una superficie de concreto que va a ser desgastada por el roce y fricción.

En la mayoría de los casos, el desgaste por abrasión no ocasiona problemas estructurales, sin embargo puede traer consecuencias en el comportamiento bajo las condiciones de servicio que propicia el ataque de algún otro enemigo de la durabilidad como la agresión, corrosión, etc.

Tipos de daños por Abrasión:

➢ Por frotamiento: Que es debido al tráfico peatonal, camiones y arrastres, raspadura y deslizamiento de objetos sobre la superficie.

➢ Por Fricción: Debido a las montacargas, camiones pesados y automóviles, con o sin cadenas (frotamientos, raspadura y percusión).

5.2 Corrosión del Concreto

Es la reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medio ambiente, que produce un deterioro del material y de sus propiedades.

La corrosión se da como resultado la formación de óxido que tiene 2 a 4 veces el volumen del acero original y la pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas, también produce vacíos en la superficie del acero de refuerzo, reduciendo la capacidad resistente como resultado de la reducción de la sección transversal.

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Figura N° 02: Corrosión del acero

A continuación se detalla una breve explicación de la figura N° 02, como notamos la zona anodica y catodica se encuentra localizadas en la superficie del acero del refuerzo, mientras que el concreto actúa como electrolito. Completandose así los elementos que se requiere para formar la celda electroquímica.

5.2.1 Mecanismo de Corrosión

Cuando los agentes agresivos estén presentes desde la elaboración del concreto, estas penetran a través de él cuando la estructura es puesta en servicio. Cuando estos agentes llegan a la superficie del metal, se desencadenan. Una vez que este se desencadenan se manifiesta lo siguiente:

➢ En el acero, ocurre una disminución de su diámetro y esto afecta su capacidad mecánica.

➢ En el concreto, se genera la acumulación de óxidos-expansivos en la interfase acero-concreto, provocando fisuras y desprendimientos.

➢ En la adherencia acero-concreto, esto quiere decir que representa el tiempo que tarda una estructura de concreto proporcionando servicios para los cuales ha sido diseñado. Además esto se divide en dos fases o periodos.

- Periodo de Iniciación: Es el tiempo que tarda el agente agresivo en atravesar el recubrimiento, alcanzar el acero y provocar el rompimiento de la capa de óxido protector.

- Periodo de propagación: Comprende la acumulación progresiva del deterioro, hasta que alcanza un nivel inaceptable.

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5.3 Reacción química en los agregados

Las reacciones químicas de los agregados pueden afectar el comportamiento de las estructuras del hormigón. Algunas pueden ser favorables y otras pueden dañar seriamente el hormigón provocado expansiones internas anormales como la fisura.

● Reacción álcali-sílice: La reacción que más atención ha recibido, la cual además fue la primera en ser reconocida, involucra una reacción el ion OH asociado con los álcalis (Na2O y K2O) del cemento y otras fuentes con ciertos componentes silíceos que pueden estar presentes en los agregados.Este fenómeno se ha denominado reacción álcali-sílice.

Las indicaciones de la presencia de reactividad álcali-agregado son red de agrietamiento, juntas cerradas o dislocación de diferentes partes de la estructura

5.4 Congelamiento y descongelamiento

Definición: Constituye un agente de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del concreto. Es decir, que se caracteriza por inducir esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar fisuración

5.5 Permeabilidad

Cuando un material en estado de solución como el agua o un líquido agresivo ingresa por el concreto produce una reacción lixivante con los materiales solubles en él, esto es producto de la permeabilidad.

La permeabilidad que posee el concreto se mide por el porcentaje en el que satura de agua. Esta se da en función de la cantidad, tamaño, distribución y continuidad de los poros. El control de la permeabilidad se da por la relación a/c (menor a/c igual a menor permeabilidad), el correcto módulo de fineza de los agregados, y la correcta compactación.

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6. Desarrollo del tema : Materiales y métodos, resultados (tablas y/o

gráficos)

6.1 Agentes físicos y químicos más comunes

● AbrasiónPor Fricción y Frotamiento

Como bien se sabe que es un centro de salud y las losas de la obra van estar afectada a una gran cantidad de fricción por parte de personas, transporte en camillas, ambulancias, etc. Que estarán presentes durante su vida útil. Además, la losas y demás estructuras tiene una resistencia de 210 Kg/cm2

● Corrosión del acero

- El promedio de contaminación por CO en la región es de 700 ug/m3 para 1 hora.

- El promedio de contaminación por NO en la región es de 25 ug/m3 para 1 hora.

- El promedio de contaminación por O3 en la región es de 43 ug/m3 para 1 hora.

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ANÁLISIS DEL AGUA

Se tomaron 161 muestras para analizar el agua en la región, 129 análisis bacteriológicos y 32 análisis físico-químicos. Dando como resultado que solo una de las 32 no era apta para usar en obra, debido a la presencia de cloruros, sulfatos, dióxido de carbono, etc.

● Tipo de Clima-Temperatura

En la región presente de Cusco para la ejecución de la obra se dio un plazo de 3 meses; la cual comenzaba a inicios de Junio hasta inicios de Setiembre

La problemática en este periodo es que la temperatura es menor a 5°C; lo cual ocasionará problemas en la fragua lo cual elevaría el costo de la obra

Para el periodo endurecido, lo que afecta es la etapa de Hielo-Deshielo. Asimismo esto afectará al cambio volumétrico y futuras fisuras.

Anual En el Periodo de la obra

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Promedio temperatura min

5,5 ºC 2 ºC

Promedio temperatura max

Anual En el Periodo de la obra

20 ºC 20 ºC

-Humedad

Humedad

Enero 67%

Febrero 72%

Marzo 71%

Abril 65%

Mayo 62%

Junio 60%

Julio 60%

Agosto 58%

Setiembre 59%

Octubre 60%Noviembre 61%

Diciembre 66%

● Tipo SueloEl tipo de suelo fue analizado en las calicatas hasta la profundidad de exploración.

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Se puede observar que la humedad promedio oscila entre en 60-70% anualmente

Sin embargo para el periodo de ejecución de la obra se calcula que el promedio es un 59%

En la calicata C-04 se pudo detectar que la capa freática está a una profundidad 0.40 siendo agua dulce pero, a partir de 2 metros de profundidad existe un alto porcentaje de humedad. Sin embargo, ya no presenta un nivel freático.

● PermeabilidadDe acuerdo a la gráfica de la resistencia del concreto vs la relación agua cemento se pudo establecer que la relación a/c se encuentra en 0,55 para una resistencia de 21 MPa. Por lo tanto, por el comportamiento del concreto que a menor relación a/c decrece la continuidad y volumen de los poros en la mezcla. Se estima que la permeabilidad de este concreto será baja si es que se cumple con los parámetros de diseño, colocación y curado adecuados.

7. Análisis e interpretación de los resultados

7.1 Abrasión

Como las losas del centro de salud Ocongate se verán afectados por la fuerza de fricción del paso peatonal y los materiales e instrumentos médicos. La cimentación se verá afecta a un desgaste a largo plazo a un desgate de la superficie

7.2 Corrosión del Acero

La corrosión en el acero es un factor con bajas posibilidades de ocurrir en la construcción, debido a que el tipo de agua que predomina en la zona está libre de sustancias químicas dañinas para el acero. Sin embargo, el uso de cemento portland tipo I puede traer problemas a largo plazo, debido a que no es un cemento recomendado a usar en climas fríos. Por otro lado, la contaminación en ambiente. principalmente en el aire, no representan una amenaza para el concreto.

7.3 Clima

Temperatura.

La temperatura mínima en el periodo de construcción es de aproximadamente 3°C lo cual no permitiría la fragua del concreto, retrasando la obra. Además, en la etapa de hielo deshielo existe una alta posibilidad de cambio volumétrico. En el proceso de

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congelamiento el agua aumenta su volumen lo cual ocasiona un esfuerzo de tracción y provocando la figuración interna. Todo esto depende de la permeabilidad del concreto.

Humedad

El porcentaje de humedad es menor al 80%, por lo cual hay pocas posibilidades que existan una reacción álcali-agregado (RAS)

7.4 Tipo de suelo

Al identificar el suelo y sus características se puede determinar que el suelo no presenta agresión al concreto. Sin embargo como el suelo es arcilloso se realizará una cimentación con pilotes de 1,5 m de profundidad. Además, en presencia de agua subterránea las losas por efecto de la cavitación estarían siendo afectadas.

7.6. Permeabilidad

Al identificar el grado de permeabilidad del concreto se pudo establecer la probabilidad de que se produzca una reacción de electrólisis en el acero de construcción, para prevenir la corrosión; y se controla el proceso de congelamiento y deshielo, lo cuales necesario, ya que el proyecto se encuentra en una zona de friaje.

11. Conclusiones

● El nivel de permeabilidad del concreto es un factor que determina la corrosión; la lixiviación de los materiales solubles; y el hielo y deshielo del agua interna.

● El clima del proyecto del centro de salud Ocongate no permite que se produzca la reacción alcali-silice por su bajo contenido de humedad ambiental El clima del proyecto en la zona de Ocongate presenta dificultades para el vaciado del concreto, ya que se a calculado que el rango de temperatura promedio en el tiempo de edificación de la obra va de 2 a 20ªC, por lo que se necesitará emplear aditivos acelerantes

● Debido a la poca contaminación en el aire se puede concluir que el PH del concreto no se verá afectado por este factor.

● Según los análisis que se hicieron en el agua, se concluye que el agua de la región puede ser usada en el concreto, ya que no presenta cloruros, sulfatos, dióxido de carbono, etc. Los cuales pueden provocan la corrosión en el concreto.

● El proyecto será ejecutado a inicios de junio teniendo un plazo de 90 días, por lo cual se debe tomar precauciones debido a las bajas temperaturas que hay en estas fechas, las cuales llegan hasta los 2°C.

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● Se empleó cemento puzolánico IP, ya que tiene un 40% de residuos minerales y esto ayudará a que el concreto tenga menor permeabilidad y evitará la entrada de los iones sulfatos y iones cloruro.

● El suelo al ser arcilloso se usara pilotes de 2 metros de profundidad para contrarrestar al tipo del suelo

● La loza a un largo periodo por la fricción que generan al transitar las personas e instrumentos médicos en esta estructura ocasionará un desgate

● Al haber presencia de aguas subterráneas hay una posibilidad que se provoque un daño por cavitación a las losas.

12. Recomendaciones

● Se recomienda que el equipo que se emplea para vaciar el concreto debe estar en óptimas condiciones `para que el concreto se consolide de acuerdo a lo planificado y su permeabilidad sea baja para aumentar la durabilidad.

● Se recomienda el uso de aditivos debido a las bajas temperaturas● Se recomienda emplear un curado con agua para el curado del concreto por el

clima seco de Cuzco.● Se recomienda el uso de aditivos para reducir la cantidad de agua,

especialmente los plastificantes y superplastificantes● A consecuencia de las bajas temperaturas, es indispensable el uso de aditivos

con aire incorporado, para evitar la fisuración por cambio volumétrico en las temporadas de heladas.

● Se recomienda usar agua caliente para la preparación del concreto, para que pueda alcanzar su temperatura promedio. Además, se debe curar adecuadamente a la estructura y protegerla.

● Para evitar un daño por abrasión tipo fricción se recomendaría usar un concreto de alta resistencia dado que en el expediente técnico indica que este es de 210 kg/cm2

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13. Bibliografía y anexos

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