PROGRAMA IBEROAMERICANO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA PARA EL DESARROLLO Este documento es producto del esfuerzo, conocimiento y experiencia de los integrantes de la Red I beroamericana XV.B. “DURAR” (Durabilidad de la Armadura), del Subprograma XV “Corrosión: Impacto Ambiental sobre Materiales” del Programa CYTED, quienes se mencionan a continuación:
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Leonardo
COORDINADOR INTERNACIONAL XV. Ambiental sobre Materiales. CORRTEC, Rua Cristovão de Janeiro RJ Brasil 20.940-010 589.3612 580. 580.7349 7349 Fax: Fax: 589. 589.35 3514 14
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de Rincón: COORDINADORA INTERNACIONAL Red XV.B. Durabilidad de la Armadura “DURAR”. Centro de Estudios de Corrosión Universidad del Zulia, Av. Goajira Apdo. 10482
Maracaibo Venezuela
Tel.: (58-61) 598527 Tel/Fax:
512197
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Carmen’ Andrade: ESPAÑA
Consejo superior de Investigaciones Científicas,
Instituto de Ciencias de Construcción Eduardo Torroja, Galvache 28033 Madrid, Apdo. 19002-2808 Madrid, España. Tel.: (341) 3020440 Fax: (34-l) 3020700 e-mail: José Carpio: MEXICO Programa de Corrosión del. Golfo de México, Av. Melgar Apdo. 204 24030, Campeche, México. Tel. (52-981) 11760 Fax: (52-981) 12253 e-mail: l e e
Isabel PERU Pontificia Universidad Católica del Perú, Av. Universitaria, Cuadra 18 San Miguel, Lima 32 Lima, Perú. Tel.: (51-14) 622540 Fax: (51-14) 611785 e-mail: Manuela Salta: Nacional de Engenharia Civil Departamento de Materiais de Lisboa, Portugal.
Adicionalmente, en algunos países se contó con la participación de algunos integrantes de la comunidad científico-técnica, a quienes los autores agradecen el apoyo brindado:
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ARGENTINA: Cristóbal Valentini l
Pedro Castro, Juán Genescá y Tezozomoc Pérez López. ESPAÑA:
Cruz Alonso
VENEZUELA: Daniel Contreras, Rafael Fernández, Miguel Sánchez y Sebastián Delgado.
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La Red DURAR espera que el Manual sea enriquecido con los comentarios y experiencias de los Ingenieros y que hagan uso del mismo, para ser . considerados en las ediciones futuras. l l l
PROLOGO obras de construcción civil aún siendo apropiadas para las cargas y exigencias para las cuales fueron proyectadas, no dejan de presentar algunos problemas serios de mantenimiento, durante su utilización. Inspeccionar, evaluar y diagnosticar son tareas que deben ser realizadas sistemáticamente, de modo que sus resultados puedan contribuir efectivamente para una adecuada rehabilitación, cuando esta fuese necesaria. Dentrodelosdiferentesparámetrosquecontribuyenaladegradacióndelhormigón armado, se tienen: las variaciones de temperatura, reacciones químicas, vibraciones y erosión, donde el fenómeno de corrosión de las armaduras ocupa un lugar importantísimo, contribuyendo negativamente para esta degradación. Los síntomas y las causas de corrosión son habitualmente conocidos, por lo que se torna necesariolaadopcióndemétodosyprocedimientosbiendefinidos,demodoquelas intervenciones sean provechosas y eficaces. Por otro lado, también se ha observado la ausencia de trabajos normativos, y fue así que, a partir de esta constatación, la Red “DURAR“, dentro del contexto del Subprograma Corrosión/CYTED resolvió dar su contribución a través de la elaboración del presente Manual con la colaboración de especialistas de 10 Sin pretender extinguir en si mismo una discusión sobre el asunto, el presente manual pretende alcanzar los intereses de las Universidades, las empresas de proyectos, las responsables por las obras y principalmente, los organismos públicos y privados encargados de tan importante tarea de mantenimiento de las estructuras
INDICE
PROLOGO INTRODUCCION l
CAPITULOS: 1.
l l
FUNDAMENTOS GENERALES DE CORROSIÓN.
17
Generalidades l
Corrosión de la Armadura
el Hormigón. l
3. 3.1.
3.2.
Tipos de Corrosión Corrosión Corrosión Corrosión Corrosión Corrosión Corrosión
Localizada por Picaduras en Espacios Confinados bajo Tensión por Corrientes de Interferencia
5.1. 5.2 C.
d. e.
Protección Directa del Acero Recubrimientos Protección Catódica Protección Indirecta a través del Hormigón Morteros de Reparación Revestimientos Extracción de los Iones Cloruro del Hormigón Realcalinización Inhibidores de Corrosión
Vida Util y Vida Residual 6.1. Definiciones 6.2. Estimación de la Vida Util 6.2.1. Límite de Deterioro Inaceptable
55
II
PROCEDIMIENTOS DE INSPECCION
66
1.
Generalidades
68
6.
2. Inspección Preliminar 2.1. Elaboración de una Ficha de Antecedentes de la Estructura y del Medio
70
1.2.4. Procedimiento Para ensayos a nivel de laboratorio Para ensayos 1.2.5. Criterios de Evaluación 1.2.6. Observaciones 1.3. Ultrasonido 1.3.1. Objetivo 1.3.2. Definiciones 1.3.3. Equipos y Materiales Procedimiento de los a. o zonas de ensayo del hormigón b. Ensayo Resultados 1.3.6. Criterios de Evaluación 1.4.
Esclerometría
Objetivo Definiciones 1.4.2. 1.4.3. Equipos y Materiales 1.4.4. Campo de aplicación Procedimiento 1.4.5. 1.5. Profundidad de Carbonatación
d.
Cuidados durante la extracción Ensayo e. 1.7.5. Criterio de Evaluación de Resultados Con bases en el diseño estructural En base a la durabilidad. 1.8. Porosidad 1.8.1. Objetivo 1.8.2. Definiciones 1.8.3. Equipos y Materiales 1.8.4. Procedimiento Ensayo de Absorción Capilar Ensayo de Absorción de Agua de Absorción Total) Ensayo de Porosidad (Porosidad Total) C. 1.8.5. Criterios de Evaluación 2.
2.1.
Evaluación del Estado de la Armadura Determinación de la Profundidad
y Localización de la armadura 2.1.1. Objetivo Definiciones 2.1.2. 2.1.3. Equipos y Materiales 2.1.4. Procedimiento Información Preliminar
117
122
122
2.2.
Presencia de Corrosión
3.
Procedimiento General de Diagnóstico
4.
Ejemplos Específicos de Diagnóstico
V.
PRONOSTICO Y EVALUACION DE LA VIDA RESIDUAL DE LA ESTRUCTURA
VI.
ORIENTACION PARA UNA CORRECTA REPARACION Y REHABILITACION
1.
Generalidades
2.
Procedimiento General de Reparación
3.
Alternativas de Reparación
4.
Procedimiento detallado de la Reparación
BIBLIOGRAFÍA
Las excepcionales virtudes del hormigón armado como material de construcción, determinaron a fines del siglo pasado y principios del presente, una rápida expansión de su utilización. El volumen, pero sobre todo la variedad y el aspecto de las obras en hormigón armado, generó una tecnología en permanente transformación, que acumula un aporte considerable de ingenio y éste, a su vez, una industria de equipos, tanto para la fabricación como para la colocación en sitio del hormigón y su armadura, en continuo desarrollo y de amplia incidencia en la economía mundial. Como material de construcción, se pensó que el hormigón podria tener una duración ilimitada. Sin embargo, en la actualidad se reporta un número cada día creciente de estructuras prematuramente deterioradas por corrosión del acero de refuerzo. Esta corrosión, en general, se debe al ataque destructivo de iones cloruro que penetran desde el exterior por difusión o porque fueron incorporados a la mezcla de concreto y a la carbonatación del recubrimiento de concreto. La corrosión en la armadura del hormigón es un área claramente interdisciplinaria donde la química, en especial la electroquímica y la cinética, tienen un papel. principal. La indicación elocuente de la importancia del tema, se
de reparación nivel interestatal ascienden a
billones y esta cifra crece
También en el Reino los puentes de las grandes autopistas requieren atención, debido a las condiciones severas de corrosión por el uso de sales de deshielo. Se estima que los costos de reparación pueden ascender a más de 620 millones de libras en los próximos 10 años.
Con relación a Iberoamérica, no se dispone de información económica definida. Es de esperar una menor incidencia que en países con climas fríos que usan sales en abundancia. Sin embargo, el impacto económico de la corrosión es, en términos relativos,-muy importante. Los resultados de la evaluación técnica en dichos países muestran que los daños por corrosión de las armaduras se encuentran dentro de las tres primeras causas de deterioro de las estructuras de hormigón. Específicamente en , el Grupo Español del Hormigón analizó 844 casos con diferentes patologías, siendo la corrosión de las armaduras la tercera patología de mayor incidencia en los problemas encontrados, de tal manera que ésto representa el 15% y, las fisuras y deformaciones excesivas el 2 y respectivamente. En el sur de Brasil, efectuó un minucioso análisis de 1512 casos de diagnóstico con diferentes patologías, mostrando que la incidencia de la
objetivo general la unificación de criterios y métodos de inspección, ensayo y evaluación, con el fin de utilizar mejores sistemas de intervención, reparación y rehabilitación de las obras de hormigón armado deterioradas por fenómenos de corrosión y prevenir la aparición de ésta en obras nuevas. Se pretende, a su vez, que esta Red fomente e integre las acciones conjuntas de los institutos, universidades y empresas privadas relacionados con esta temática en Iberoamérica. En primera instancia, la Red se propuso dentro de sus tareas la elaboración de un Manual de Inspección, Evaluación y Diagnóstico de Corrosión en Estructuras de Hormigón Armado, dirigido a Ingenieros, Técnicos Especializados y Laboratoristas que participan en el dictamen del deterioro. Este manual consta de seis capítulos. El primero presenta los fundamentos teóricos que posibilitan al lector la comprensión del texto. En los capítulos 2 al 4 se presentan los métodos de inspección, ensayo, evaluación y diagnóstico con criterios específicos de valoración, incluyéndose los formatos recomendados como guía para la recolección de la información. Por último se proporcionan las herramientas básicas para evaluar la vida útil y vida residual de la estructura, así como para la reparación y rehabilitación de la misma. El grupo iberoamericano aporta esta primera edición del Manual para que
5.
Magalhaes, C., Folloni, R., H.: “Análise da Pataología das Obras de Arte do de Paulo”. Simposium Nacional de Reparos e das Estructuras de Concreto, Paulo, Maio 1989. Paulo, EUSP. 1989. pp 3-17.
6.
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A.:“Levantamento de Dados sobre a de Estructuras Regiâo Centro Oeste”. Brasilia, Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Tecnología, Universidade de Brasilia 25 mar. de mestrado). 1996
8.
Carmona F., Marega, A.: “Retrospectiva da Patología no Brasil; Estudo In: Jornadas en Español y Portugues sobre Estructuras y Materiales. Colloquia 88. Madrid, CEDEX, IET. Madrid. 1988.
9.
Portland Cement Association.: “Durability of Concrete Bridge Cooperative Study”. Final Report Skokie, 1970
A
1. GENERALIDADES
El hormigón confiere al acero una protección de doble naturaleza: por un lado, es una barrera física que lo separa del medio ambiente y por otro, el liquido encerrado en los poros del hormigón es un electrólito que puede formar un óxido protector (pasivación) de forma duradera. Esta solución acuosa está constituida principalmente OH-, a los que se debe la alta alcalinidad. Inicialmente se pensó que el hidróxido de calcio (pH 12.5) producido durante las reacciones de curado era el componente principal que originaba esta alta alcalinidad; sin embargo, se ha que el pH de la solución en los poros es de 13 a 14, lo cual es debido a los hidróxidos de sodio y potasio, ya que el ion calcio prácticamente desaparece de la disolución cuando el cemento progresa en su hidratación. La cantidad relativa de cada uno de esos iones depende fundamentalmente de la composición y
Contacto Eléctrico (Armadura)
Cátodo:
Pasiva de
Reacción de
Conductor (Hormigón)
Reducción de la alcalinidad por lixiviación de las sustancias alcalinas con agua o neutralización parcial con dióxido de carbono otro material y,
b) por la acción electroquímica que involucra al ion cloruro en presencia de oxígeno. Así, el acero se corroe por la reacción anódica que permite que él se disuelva como ion ferroso. Debe haber una reacción catódica simultánea, como la reducción de oxígeno, todo esto en presencia de agua. 2Fe 02
+
+
Anódica
+
Catódica
Es importante resaltar que sin la presencia simultánea en el hormigón de oxígeno y humedad no es termodinámicamente posible la corrosión y, sin una cantidad mínima crítica, no es posible que se desarrolle con velocidad apreciable. Ambos factores tienen un carácter ambivalente, pues cuando las armaduras están pasivadas, una cierta cantidad de oxígeno y humedad pueden servir para engrosar la capa pasivante, pero, cuando las armaduras se corroen activamente,
Así, los problemas de corrosión del acero estructural están íntimamente asociados a la despasivación del mismo, por el proceso electroquímico resultante de las variaciones del medio químico sobre las distintas interfaces hormigón/acero y de las diferencias metalúrgicas y mecánicas del metal. Estas variaciones originan gradientes de potencial, con flujo de corrientes eléctricas llevando a la formación de áreas anódicas y catódicas que constituyen las celdas de corrosión. 3. TIPOS DE CORROSION
En el hormigón armado, las formas que puede adoptar la corrosión de la armadura son diversas. Fontana”’ ha clasificado los diferentes tipos/formas de corrosión de la apariencia física del ataque. Según esto, en el caso del acero embebido en hormigón, los diferentes tipos de corrosión que pueden presentarse son los siguientes:
3.1. Corrosión Localizada a. Corrosión por Picaduras. Las picaduras se forman por la disolución localizada de la película pasiva típicamente resultan del ingreso de iones cloruro al medio, bien sea porque provienen del medio exterior o porque fueron incorporados en la masa de
esta manera, se forma una celda de corrosión donde existe un área pasiva intacta, actuando como cátodo, en la cual se reduce el oxígeno y una pequeña área donde se ha perdido la película, actuando como ánodo, en la cual ocurre la disolución del acero. Varios factores actúan en conjunto para mantener o profundizar las picaduras existentes, más que para extender la corrosión o generar nuevas picaduras. Como ya es conocido(‘), las picaduras son autocatalíticas, ya que generan las condiciones necesarias y suficientes para su crecimiento.
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En el ánodo se produce ácido, debido a que los iones cloruro favorecen la hidrólisis del Fe en agua para formar y libre. Esto decrece el pH localmente y los iones cloruro permanecen en el medio para seguir interviniendo en el proceso de corrosión, agravándo el problema.
b. Corrosión en Espacios Confinados.
La corrosión de este tipo puede ocurrir cuando sobre la superficie del metal existe un espacio lo suficientemente resguardado que evita el acceso continuo del oxígeno a esa zona, pudiendo crearse celdas diferenciales de oxígeno
e
- - - - -
Revestimiento Epóxico --
Imperfección- daño
Desprendimiento durante manipulación
Figura 1.4. Corrosión de Armaduras Revestidas con Epoxi de la Subestructura del
La única manera de confirmar la fragilidad por hidrógeno o la corrosión bajo tensión es mediante la observación microscópica de las superficies de fractura. Este daño es considerado del tipo catastrófico, ya que está asociado a una pérdida de ductilidad y a la fractura de la armadura. d. Corrosión por corrientes de interferencia.
Las corrientes de interferencia, llamadas también vagabundas, erráticas o de. fuga (términos utilizados en algunos países), pueden ser definidas como las corrientes que fluyen en una estructura y que no forman parte del circuito eléctrico/celda electroquímica específica. Para que ocurra corrosión por corrientes de interferencia debe existir un intercambio de corriente entre una estructura metálica y un medio electrolítico. La corriente continua es la que tiene el efecto más pronunciado sobre la corrosión, ya que ésta fluye continuamente en un solo sentido. Por el contrario, la corriente alterna, que invierte su dirección alrededor de una centena de veces por segundo, puede causar un efecto mucho menos pronunciado. Las fuentes más comunes de este tipo de corrientes son: sistemas de protección catódica operando en las cercanías de estructuras de hormigón armado, especialmente en medios de muy baja resistividad, como lo es el agua salobre;
-1
-1
INMUNIDAD
INMUNIDAD
0
PH
2
6
3.2. Corrosión La corrosión uniforme es el resultado de una pérdida generalizada de la película pasiva, resultante de la carbonatación del hormigón la presencia de excesiva cantidad de iones cloruro. También puede ocurrir por efecto de la «lixiviación» del hormigón producida por la percolación lavado por aguas puras o ligeramente ácidas. L a Figura 1.7 muestra un ejemplo específico, donde se puede observar el mecanismo mediante el cual ocurre corrosión por efecto de la carbonatación.
en el aire)
4. FACTORES QUE AFECTAN Y DESENCADENAN LA CORROSION DE LAS ARMADURAS.
Se denomina así a aquel conjunto de circunstancias que inducen la despasivación del acero en el hormigón. Ya se mencionó con anterioridad, que la corrosión sólo se provoca si el pH baja hasta valores ácidos por lo que serán pues factores que afectan o desencadenan todos aquellos que lugar a una neutralización del medio alcalino propio del hormigón o bien, como es el caso de las fisuras y coqueras, que supongan la ausencia de contacto entre el acero y el hormigón. Existen varios factores que afectan, desencadenan o producen ambos efectos en el proceso de corrosión de las armaduras. De tal manera que: La dosificación, la compacidad y la homogeneidad del hormigón, así como el espesor de cubrimiento del hormigón, el estado superficial de la armadura y la humedad ambiental son los factores que afectan este proceso. Por otra parte, los factores desencadenantes que con más frecuencia dan lugar a la corrosión de la armadura son: presencia de cangrejeras en contacto con la armadura, altas tensiones mecánicas en el acero (creación de resquicios en fisuras), corrientes erráticas o de interferencia, contacto galvánico entre dos metales, iones despasivantes (Cl-, etc.), atmosférico o cualquier líquido que
vector de transferencia de los elementos agresivos externos, razón por la cual la relación agua-cemento, el grado de hidratación y la cantidad de pasta son factores determinantes en la cantidad y tipos de poros en el Los nuevos conocimientos científicos avalados por la práctica de producción, aportan que en el diseño de las mezclas de hormigón hay que tener en cuenta los siguientes factores que garantizan su máxima compacidad y por ende, su La forma de proporcionar los áridos componentes de la mezcla, que garantice el menor volumen de vacío que será ocupado por la pasta de cemento endurecida. La influencia que ejerce la cantidad de agua de la mezcla en la consistencia del hormigón en estado fresco.
La influencia de la relación agua-cemento, la cual podrá ser mejorada substancialmente con el uso de aditivos químicos. La influencia del grado de hidratación del cemento en la cantidad de poros del hormigón endurecido.
La influencia de la “característica” de los áridos que se empleen en la
Las mezclas con relación baja son usadas en ambientes agresivos por la alta protección brindada a la armadura (baja porosidad y alta alcalinidad). Sin embargo, un curado deficiente de estas mezclas impide la hidratación total del cemento, induciendo esto a un déficit de formación de gel que se manifestará en un incremento de la porosidad y por lo tanto disminución de su compacidad. Por otra parte, la homogeneidad del hormigón es la cualidad por la cual los distintos componentes del mismo aparecen igualmente distribuídos en toda su masa, de manera tal que dos muestras tomadas de distintos lugares de la estructura fabricada con el mismo hormigón, resulten prácticamente iguales. El hormigón, por su origen, es un material heterogéneo y se puede lograr su homogeneidad mediante un adecuado proceso tecnológico de producción, transporte, colocación, compactación y curado. De tal manera que un hormigón que tenga una adecuada compacidad y homogeneidad garantizaría la protección de la armadura, en el ambiente específico para el cual fue diseñada la mezcla. En la práctica, para obtener esto se debe cumplir con una serie de actividades secuenciales, las cuales se encuentran íntimamente ligadas entre sí. Estas actividades son: buena selección y proporcionamiento de los materiales, buena operación de mezclado y buena calidad en la ejecución de los procedimientos de transporte, coloca-
Espesor mínimo (mm) 70 60 50 40 30 20 10
8
Además, el agua ‘es necesaria para la movilidad de los iones a través del electrólito. En el hormigón seco, la resistividad es tan elevada que impide que la corrosión se produzca aun en ausencia de la capa pasivante sobre el acero; sólo la existencia de una cierta cantidad mínima de humedad en los poros del hormigón permitirá el desarrollo de los procesos corrosivos. Por tanto, cuanto mayor sea el contenido de humedad en los poros del hormigón, menor será el valor de la resistividad eléctrica y más elevadas podrán ser, en principio, las velocidades de corrosión. El contenido en agua de los poros es función, en situaciones de no inmersión o no saturación, de la humedad relativa del ambiente. La humedad relevante, es decir, la que influye en los procesos de corrosión, es la realmente contenida en los poros. A este respecto, debe tenerse presente que la humedad ambiental y la del hormigón sólo coinciden en regímenes estacionarios y que en condiciones cambiantes es mayor la humedad del hormigón, porque éste pierde agua a menor velocidad de lo que la gana a causa de la existencia de tensiones capilares. Este último fenómeno puede verse acrecentado cuando el hormigón esté contaminado por cloruros, a causa del carácter higroscópico de los mismos. Asimismo, aunque el ambiente exterior esté seco, el interior del hormigón no se seca más que cuando circunstancias se prolongan largo tiempo. En la mayoría de los hormigones, a partir de 3-4 cm del medio exterior, los poros siempre se encuen-
Lento)
Figura 1.10. Influencia de la Humedad Relativa sobre la capacidad de del
hormigòn. 4.5. Efecto del Oxígeno. No es posible que el proceso de corrosión se desarrolle sin que llegue una mínima
permita la resistividad del hormigón.
Cuando el hormigón es denso y el ambiente exterior contiene unos niveles medios de humedad, los poros están completamente saturados de agua a partir de los 3-4 cm del exterior. Por lo tanto, si exísten armaduras más interiores y éstas están despasivadas, su velocidad de corrosión estará limitada, pero si están más cerca de la superficie, su velocidad de corrosión puede ser muy elevada. Exísten varios ensayos en los que se intenta correlacionar la mayor o menor permeabilidad del hormigón frente a los gases con su menor o mayor protectora en procesos de corrosión. Sin embargo, se ha demostrado debido a que la corrosión es un proceso electroquímico, sólo son válidos los valores de flujo de oxígeno cuando se miden utilizando “fuerzas impulsoras” de tipo electroquímico y no aquellas provenientes de fuerzas mecánicas. En la práctica, una aproximación gruesa, pero suficiente y no sofisticada, para conocer la mayor o menor bondad de un hormigón en relación a su permeabilidad al oxígeno es medir su porosidad o de “huecos” accesibles.
4.6. Efecto de la Temperatura.
probable que de estar contaminados con agentes agresivos como el ion cloruro, se propicie la corrosión. Adicionalmente, los productos de corrosión presentes en forma masiva, no adherentes, deben ser eliminados, ya que ocasionan problemas de adherencia o condiciones propicias para la corrosión de la armadura en el hormigón. Esto es particularmente crítico cuando se utiliza acero de alto límite elástico en hormigón pre- y postensado. En estos casos la del acero debe encontrarse limpia y cabe resaltar que no se aceptará reducción de sección, ya que cualquier resto de óxido puede inducir grietas de corrosión bajo tensión a largo plazo”“.
4.8. Tensiones Mecánicas del Acero. Los aceros de pre- y postensado son de composición eutectoide (alrededor del de y suelen estar sometidos a tensiones entre el 60 y el 80% de su límite elástico. Estas elevadas tensiones no representan ningún riesgo si el acero está exento de imperfecciones y de óxidos superficiales y si el hormigón que lo rodea es de elevada calidad. En el hormigón donde la carbonatación alcance los alambres tensados o
No todos los hormigones pre- o postensados que se deterioran lo hacen mediante este mecanismo que es relativamente inusual; la mayoría de los fallos es debida a una corrosión simple por cloruros 0 por carbonatación. La única forma de confirmar el tipo de rotura es mediante el estudio microscópico de las superficies fracturadas. 4.9. Corrientes Erráticas o de Interferencia. Como ya se indicó en el punto estas corrientes son aquellas que, por diversas causas, abandonan sus circuitos naturales para circular por el medio en el que se encuentran los conductores, siguiendo así caminos no previstos. En el caso de estructuras de armado se ha demostrado que este efecto es importante para acelerar un proceso de, corrosión ya iniciado por otros
factores, como por ejemplo, hormigones ya contaminados por iones cloruros o carbonatados.
Por lo tanto, es importante tomar en cuenta este efecto en estructuras enterradas o sumergidas que son los lugares potencialmente factibles para que existan corrientes capaces de acelerar la corrosión de las armaduras. Esto induce a un rápido incremento en la disolución localizada del material, pudiendo llegara ser daño catastrófico.
Los cloruros pueden encontrarse en la masa del hormigón por dos causas: porque los contengan las materias primas (aditivos, agua, áridos), o porque penetren desde el exterior al estar situada la estructura en ambientes marinos o estar sometida a la acción de sales de deshielo. En el caso de los cloruros que pudieran ser adicionados durante el amasado del hormigón, los códigos de fabricación y de cálculo de estructuras de hormigón de todos los países limitan su contenido en proporciones variables. En general los límites que se aceptan son distintos en varios países, tal como se muestra en la Tabla 1.1. Por ejemplo, en Europa y en muchos paises latinoamericanos se admite para hormigón armado 0.4% en base al contenido de cemento y para pretensado 0.2% en la misma base.
Tabla 1.1. Valor crítico de cloruros en hormigones reforzados
a 0.15% en ambiente de Cl
proporción entre libres y combinados tampoco es constante, al estar influida por la finura del cemento, su contenido en yeso, la temperatura durante el fraguado y la humedad de los poros del hormigón. En cuanto a los cloruros que penetran desde el exterior es necesario diferenciar el caso de ambientes marinos, de aquellos donde se hace uso de las sales de deshielo, ya que sus proporciones relativas en el exterior del hormigón pueden ser muy diferentes. Así, mientras el agua o ambiente marino contiene una cierta proporción constante de cloruros, en el caso de las sales de deshielo, su proporción exterior será proporcional a la cantidad de sales que se emplean al año debido a la frecuencia y duración de las heladas. Tres son los aspectos relevantes a tener en cuenta en el caso de los cloruros que penetran desde el exterior: l l l
el tiempo que tardan en llegar hasta la armadura la proporción que induce la despasivación la velocidad de corrosión que provocan una vez desencadenada la corrosión
En cuanto al tiempo que tardan los cloruros en llegar a la armadura en una estructura ya construída, lo importante es averiguar a qué profundidad han penetrado en el momento de hacer la inspección, ya que el recubrimiento de hormigón debe ser superiora la profundidad que sean capaces de alcanzar estos iones en el tiempo previsto de vida útil de la estructura”
c at
que se conoce como la “ecuación de la función de error”: =
t
(l-erf
= concentración a la distancia = concentración superficial = profundidad alcanzada = coeficiente aparente de difusión = tiempo
Esta ecuación, aunque se utiliza muy ampliamente, es igualmente reconocida como de limitado uso con fines de predicción, dado el comportamiento no rigurosamente “de Fick” que presenta la penetración de cloruros en el hormigón.
Con fines prácticos incluyendo el caso de las sales de deshielo parece mucho más apropiado el uso de la simple ley de la raíz cuadrada x = ya que uede engloba de forma aproximada todos los mecanismos posibles. Así, deducir en la Figura 1.13 que es necesario una entre 3 y 4 mm/año . , si se quiere asegurar que los cloruros no lleguen a más de 3-4 cm de profundidad entre 50-75 años. mm
Figura 1.13. Repre-
sentación doble logarítmica de la ley de la raíz cuadrada del tiempo : el valor de K se
decir, los sulfatos. El contenido de sulfatos, por tanto, será expresado como concentración del anión en Antes se acostumbraba enjuiciar el riesgo de degradación basándose en el contenido de de los terrenos o de las aguas. La conversión del valor de a la forma de se logra multiplicando por 0.83. El ion sulfato forma sales. Los sulfatos perjudiciales para el hormigón se encuentran preferentemente en los terrenos arcillosos o en sus capas freáticas. De, estas sales las más importantes son las siguientes: Los sulfatos más peligrosos para el cemento Portland son los amónicos, cálcico, magnésicos y sódicos; los sulfatos potásico, cúprico y alumínico son menos peligrosos, mientras que los sulfatos y el de plomo son insolubles y, por lo tanto, inofensivos para el hormigón. La presencia de sulfatos en un agua que está en contacto con una pasta endurecida de cemento, puede incrementar considerablemente la solubilidad de los componentes de dicha pasta y causar, por una parte el desarrollo de la degradación del hormigón por lixiviación. De otro lado, la presencia de sulfatos puede ocasionar una reacción de cambio de base, en el curso de la cual el catión del sulfato será sustituido por originándose la degradación del hormigón por reacción de cambio En ciertas circunstancias puede ocurrir, sin
de cristalización aumentan de volumen, de tal forma que el hormigón se desmorona debido a la fuerte expansión desarrollada. La formación de cristales aciculares, prácticamente reconocibles, empieza a tener lugar en concentraciones de 254 Se forma gran cantidad de sulfoaluminato cálcico, especialmente cuando existen más de 1000 4.12. Carbonatación.
Se denomina así al proceso en el que el dióxido de carbono de la atmósfera reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del hormigón y da lugar a una neutralización de todo el material. La Figura 1.14 muestra el cambio abrupto de pH que se produce en el interior del hormigón y que es el que da lugar a la aparición de un “frente carbonatado”, que se revela muy bien con el indicador fenolftaleína.
13
. l
:
También la velocidad de carbonatación puede modelizarse mediante una ley de la raíz cuadrada del tiempo = las constantes de carbonatación entre 3 y 4 son los límites para producir gones cuyas armaduras, situadas a mm de profundidad, no sean alcanzadas por la antes de 50-75 años.
.
4
6
12
14
TIEMPO (Semanas)
variables entre el día y la noche o a lo largo del año) se pueden alcanzar contenidos de humedad que lugar a corrosiones apreciables. En general las velocidades de corrosión serán mucho menores que en el caso de los cloruros. Otra circunstancia favorable a tener en cuenta es que, al igual que en el caso de la corrosión atmosférica, la corrosión desencadenada por la carbonatación puede dar lugar a capas de herrumbre con características protectoras que atenúan la velocidad de corrosión subsecuente. Todo ello hace de la carbonatación un fenómeno mucho menos peligroso que la corrosión por cloruros.
4.13. Lixiviación por Aguas Blandas. La degradación del hormigón no sólo puede ser causada por agua que contenga sustancias agresivas, sino también por aguas totalmente puras, libres de sales, por aguas blandas que tengan pocas impurezas o por aguas de condensación industrial, aguas de fusión de glaciares, aguas de nieve, aguas de lluvia, aguas pantanosas blandas y algunas aguas procedentes de grandes profundidades. El
El signo externo del principio de la destrucción del hormigón por lixiviación o circulación por líquidos agresivos es el desprendimiento de cal, que toma la forma de eflorescencias gradualmente crecientes en la superficie del hormigón (Figura especialmente en la proximidad de deficientes enlaces estructurales, grietas imprevistas, coqueras, así como en la zona de las oscilaciones del nivel de la capa acuífera.
La abertura máxima de fisuras se limita, entre otras exigencias, por la durabilidad de la Los códigos suelen limitar el ancho de fisura a valores entre 0.1 y 0.3 mm. La incidencia de la abertura de la fisura en la corrosión de la armadura depende de factores como: l
l l
la agresividad del medio ambiente el recubrimiento de la armadura la calidad del hormigón
En la actualidad existe la tendencia a considerar que la mayor o menor agresividad no depende del tamaño de la abertura como tal, sino que se piensa que por debajo de un determinado valor de la abertura de la fisura (entre 0.3 y ésta no incrementa el riesgo de La tendencia actual en relación a la abertura máxima de fisuras para estructuras de hormigón armado es pues, acotarla por el valor de 0.4 mm al considerarse que por encima de este valor el riesgo de ataque no se incrementa. Igualmente se limita indirectamente la abertura por reco-
En estructuras nuevas, el uso de un buen hormigón sería la mejor solución, ya que no existe mejor protección del refuerzo de acero que la película pasivante formada por la hidratación del cemento. Al
existen reglamentos y normativas en diferentes países (CEB, ACI, etc. que dan información específica dependiendo de la agresividad del ambiente al cual estará expuesta la estructura.
En estructuras existentes, el control de corrosión dependerá del diagnóstico de la patología determinada. Sin embargo es importante indicar que aun con todas las investigaciones realizadas sobre el particular todavía existe incertidumbre al respecto. A continuación se describirán brevemente estas técnicas de protección
contra la corrosión. Se debe decidir entre una protección directa sobre el acero o a través del hormigón (Tabla 1.2). 5.1.
PROTECCION DIRECTA DEL ACERO
Tabla 1.2. Técnicas de Control de-Corrosión
DE LAS ARMADURAS/
Protección Directa
II
(a través del Hormigón)
Recubrimientos Epoxicos
carbonatados
Facilidad
Costo r ‘en la puesta en obra Deterioro mantenimiento
local
si no Cl carbonatado
Ninguna
de
Remoción
Ninguna
hormigón contaminado
Garantí
b. Protección Catódica. Este es el único sistema de verdadero control de la corrosión, ya que permite que la armadura se comporte como cátodo, por lo que se ha
demostrado su gran utilidad en estructuras de hormigón reforzado existentes, aun cuando en los últimos años se ha estado aplicando en estructuras En la práctica, en general por razones técnicas y económicas, no se llega a detener la corrosión sino a alcanzar una disminución el tiempo de servicio. Actualmente existen normas euroque que dan instrucciones sobre la aplicación de peas y este sistema de control de corrosión en hormigón armado. En todo caso, es imprescindible que todo el acero de refuerzo tenga buena continuidad eléctrica para que la protección catódica sea efectiva. La protección catódica en hormigón reforzado es una aplicación relativamente nueva
de una vieja La protección catódica se puede aplicar por ánodos de sacrificio (Figura 1.18) o por corriente impresa (Figura siendo este último el sistema más usado
nivel mundial. La protección por ánodos de sacrificio
implica la conexión eléctrica entre el refuerzo y un material más activo
Armadura
de
5.2. PROTECCION INDIRECTA A TRAVES DEL HORMIGÓN a. Morteros de Reparación. Son materiales constituídos por una mezcla de agregado fino seleccionado y un aglomerante cementante que puede ser de base cemento Portland u
(acrílicos, epóxicos, poliuretanos u otro polímero orgánico). A estos morteros se les puede agregar algunos aditivos ceniza volante, fibra escoria de alto horno, etc.). En general, los materiales basados en resinas se prefieren cuando las secciones a reparar son delgadas y en el caso de reparaciones grandes es preferible utilizar materiales en base a cemento Portland. Sin embargo, al ser utilizados en hormigón contaminado con iones cloruro, esta reparación puede agravar creando celdas locales de corrosión. Esto es, si se utiliza el problema material polimérico aislante se crearía una celda diferencial de oxígeno, donde el acero por debajo de la reparación, actuaría como ánodo, ya que es la zona donde no llegaría oxígeno. Si se repara con morteros cementicios, se reestablecería la película pasiva en el acero debajo de la reparación, el cual actuaría como cátodo, siendo entonces el acero que está alrededor de la
formando una película protectora. Han sido eficaces para retardar/evitar la carbonatación del hormigón y a la vez son los responsables de presentar la buena apariencia necesaria de las edificaciones de hormigón. Entre los más importantes están los epóxicos, acrílicos y poliuretanos. Es bueno destacar los productos emulsionados con agua llamados comúnmente latex, a base de acrílicos y muy usados a nivel doméstico. Se utilizan distintos tipos, siendo los más efectivos los barnices para hormigón arquitectónicos, como los
acrílicos y poliuretanos alifáticos. Para protección con pinturas les está extendido el uso de vinílicos, epóxicos y poliuretanos, entre otros. c. Extracción de los iones cloruro del hormigón. Esta es una técnica electroquímica, actualmente en desarrollo, donde se aplica un concepto similar al de protección catódica por corriente impresa. Se en aprovechar la carga negativa del ion cloruro para ser atraído por un ánodo colocado externo a la superficie de la estructura tratada. En la protección catódica propiamente este efecto se lograría también, pero a largo plazo. La remoción de la mayor parte del cloruro libre y la producción de OHpermite reestablecer la pasivación de la armadura.
CARBONATO
CON FIBRAS DE CELULOSA CARBONATO
Figura 1.20. Principio de realcalinización
6. VIDA UTIL Y VIDA RESIDUAL. 6.1. DEFINICIONES En la fase de proyecto se definen los requisitos de seguridad y funcionalidad con los que se va a dotar a una determinada estructura.
Estas decisiones están basadas en las solicitaciones de tipo mecánico que
van a actuar sobre la estructura. Se entiende pues como Vida Util, el
período en el que la estructura conserva los requisitos del proyecto sobre seguridad, funcionalidad y estética, sin costos inesperados de mantenimiento.
Estos conceptos básicos se han extendido también a la consideración de la durabilidad, de tal forma que se incluyen las acciones del medio
ambiente entre las posibles solicitaciones a las que la estructura estará sometida. Así
estableció su conocido modelo que se muestra en la Figura
1.21. Este modelo está desarrollado específicamente para el caso de la corrosión de armadura. En el modelo se distinguen dos períodos:
Período de iniciación de la corrosión (ti), que es el tiempo que tardan los cloruros o la carbonatación en llegar hasta la armadura y despasivarla. Período de propagación en el que la armadura se corroe libremente, hasta que llega a un grado de deterioro inaceptable desde el punto de vista de la seguridad y funcionalidad o estética. Se considera pues, que la estructura mantiene las características definidas en el proyecto, mientras el deterioro no alcance un cierto valor límite que dependerá de muchos factores: tipo de elemento estructural (viga, pilar, etc), consideraciones estéticas, riesgo de desprendimiento de trozos de hormigón que puedan dañar a las personas, etc. Este valor puede ser diferente para cada elemento estructural. Se entiende por vida residual el tiempo a partir del momento en que la estructura
alcanza el anterior límite inaceptable. Durante este período residual se suele acometer la reparación de la estructura o se interviene en ella para restituir unas
condiciones de seguridad, funcionalidad o estética lo más similares, o incluso superiores a las del proyecto. Así pues, la acepción de “residual” se aplica mientras la estructura no sea intervenida, e implica por tanto la idea de que la estructura se degrada progresivamente a una determinada velocidad.
El momento óptimo para la intervención no se puede generalizar, ya que éste se debe deducir del balance equilibrado de los siguientes factores: l
Técnicos: capacidad portante residual o pérdida de funcionalidad o
estética.
l l
Económicos: costo de la reparación.
Sociales: alteraciones y daños por inhabilitación temporal de la estructura.
Una vez que la estructura es reparada se establecerán los requisitos mecánicos, estructurales y ambientales que se han considerado para
realizar esta reparación y se informará de los tiempos de referencia para el cálculo de la vida útil que se espera después de la reparación. 6.2. ESTIMACION DE LA VIDA UTIL. Para proceder al cálculo de la vida útil previsible de una estructura en
relación a las acciones de tipo ambiental es necesario tener en cuenta los siguientes factores:
TABLA 1.3. Clasificación de la Agresividad de Ambientes según
CONDICIONES AMBIENTALES
CLASE DE EXPOSICION ECO SIN HELADAS 2
AMBIENTE HUMEDO
Por ejemplo:
Interior de
para viviendas oficinas (1)
Por ejemplo: l l l
CON HELADAS
206
Interior de Edificios con humedades elevadas Elementos Elementos en suelos
aguas no
Por ejemplo: Elementos exteriores expuestos l
l
l
Elementos en suelos o aguas
agresivas.
la helada.
agresivas expuestos a la
helada. Elementos interiores cuando la humedad es alta expuestos a la helada.
Por ejemplo: 3 AMBIENTE HUMEDO CON Elementos y exteriores expuestos HELADA Y AGENTES DE de deshielo. l
a
la helada
DESHIELO
SIN
Por ejemplo: l
Elementos
completa o parcialmente sumergidos en agua
6.2.1. Límite de deterioro inaceptable. La definición de un límite es uno de los factores claves y más difícil de establecer de forma general, ya que en función del tipo de elemento estructural y de las repercusiones económicas y sociales que implica su deterioro. Así, unas veces el inaceptable puede ser la despasivación del acero, otras será el desprendimiento de trozos de recubrimiento que puedan dañar a las personas, mientras que otras estructuras pueden llegar a límites de deterioro aparentes muy llamativos sin que su seguridad quede afectada de forma significativa. A este respecto es importante insistir en que la despasivación de la armadura se produce en el caso de la carbonatación, cuando la armadura es alcanzada por el frente de pH neutro, mientras que en el caso de los cloruros, se necesita una cierta cantidad de ellos para que se desarrolle la corrosión localizada que inducen. Enrelaciónalavelocidad decorrosiónquesepuedeproduciruna vezdespasivada la armadura, ésta dependerá del contenido en humedad del hormigón. En general, los valores de velocidad de corrosión variarán entre valores inferiores a típicos del estado de pasivación, y un valor máximo de
16
100 , 10
40 Vida
60 en
60
100
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1. Flis J. et. al.: “Condition Evaluation of Concrete Bridges Relative to Reinforcement Corrosion”. Volume 2: Method for Measuring the Corrosion of reinforcing Steel . Washington.D.C. Strategic Highway Research Program. National Research Council. 1993. 2. Shalon, R. And Raphael. M.: Reinforcement”, ACI Journal.
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Surface l
l l l
a l
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l
l
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43. Elsener, M. Moling and H. Böhnr.: “The Electrochemical removalof Chlorides
51. NMAI.: Based Corrosion- Inhibiting Admixture for Reinforced Concrete Structures warm 1 Simposio sobre Estructuras de Hormigón Armado Control de Corrosión y Rehabilitación. Maracaibo, Venezuela. Oct. 1992. 52. de Rincón, O., Pérez, O., Ludovic, Evaluation of Zn0 as Corrosion Inhibitor Reinforced Concrete Contaminated with Chlorides”. 92. New Orleans. USA. 1993. 53 . Trocónis de Rincón, 0.: “Uso de Inhibidores para el Control de la Corrosión del Acero de Refuerzo del Hormigón”. Memorias del ler Coloquio sobre Inhibidores de Corrosión. NACE-Venezuela. Maracaibo- Venezuela. 1987. VII Reunión Latinoamericana de Electroquímica y Corrosión. Argentina. 1988. 54 . Tuutti, K.: “Corrosion steel concrete”, CBI Forskning Research, Swedish Cement and Concrete Research, Stockholm, Sweden, 1982, pp 486. 55. Andrade, C., Alonso, C., González, J.A., Rodriguez, J.: “Remaining Service Life of Corroded Structures”. Roceedings of IABSE Symposium Durability of Structures. Lisboa pp. 359 363.
1. GENERALIDADES En el capítulo precedente fueron señalados y analizados los diversos factores que pueden dar lugar a la corrosión de la armadura del hormigón. El
conocimiento de las diferentes manifestaciones apreciables a simple vista o no originadas como resultado de los fenómenos corrosivos, es fundamental para su detección y para la elaboración del diagnóstico de las fallas. Por ello, la inspección de la obra constituye una etapa muy importante en la evaluación y posterior reparación de las estructuras de hormigón armado dañadas por corrosión, ya que a través de ella se obtiene directa o indirectamente la información requerida para la solución del Los procedimientos relacionados con la inspección de una estructura de hormigón armado desde el punto de vista de corrosión pueden implicar una labor bastante sencilla en algunos casos o, por el contrario, una muy ardua en otros, la complejidad de los problemas, así como dependiendo de la magnitud y natura naturaleza leza de la obra. obra. Antes de aborda abordarr esta actividad actividad debe debe conformarse un equipo multidisciplinario de trabajo con al menos un especialista en corrosión, uno en estructura y uno en técnicas constructivas.
INSPECCION
PRELIMINAR
PRONOSTICO
INSPECCION DETALLADA
La secuencia presentada no significa que todas las actividades deben ser necesa-
riamente llevadas a cabo.
De acuerdo al tipo y magnitud de la información que se desee obtener se puede hablar de una Inspección Preliminar y de una Inspección Detallada. Básicamente, la llamada Inspección Preliminar permitirá tener una idea general del contexto que rodea a la estructura con problemas. Puede estar sustentada en una visita previa y, de la necesidad de un análisis más profundo para la elaboración del diagnóstico correspondiente lo cual dependerá principalmente, de la complejidad del problema, riesgos involucrados y de la experiencia de la persona responsable de la evaluación se procederá a la realización de actividades de preparación para la llamada Inspección Detallada. Así, mientras que los puntos señalados como a) y constituyen pasos obligados en una inspección preliminar, la realización de ensayos, mediciones análisis físico-químicos (g) pueden o no ser realizados en esta etapa, y las actividades de c) a sólo si se decide que es necesaria una inspección pormenorizada, para la elaboración del diagnóstico con miras a una posterior reparación de la estructura.
hormigón, dosificación y resistencia característica del hormigón, de fabricación del hormigón, edad del inicio de los problemas, diagnósticos reparaciones anteriores, niveles de tensiones de trabajo de los elementos
o componentes estructurales, eventuales cambios de uso (Formulario Formulario 1 FICHA DE DESCRIPCION Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURA 1. Datos Generales de la Estructura 1.1 Tipo de Estructura Edificación Puente Muelle Muro de Contención Tanque de Almacenamiento Plataforma Petrolera otro
Descripción básica de los componentes
1.2. Fecha de construcción de la estructura: 1.3. Uso general de la estructura:
1.4. Croquis de ubicación, coordenadas de la fachada, orientación y dirección del
Formulario
(Continuación)
FICHA DE DESCRIPCION Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURA III. Historial de Vida en Servicio de la Estructura. 111.1. Fecha de puesta en servicio: 111.2. Resistencia del hormigón a la compresión en obra: . 111.3. Anomalías observadas durante la construcción:
111.3.
anteriormente detectadas:
111.4. Ensayos y mantenimiento. Resultados de la prueba de carga:
b. Medio: Información que permita caracterizar su agresividad. Es fundamental señalar la forma de interacción entre el medio y la estructura afectada; en este sentido, posteriormente corresponderá al criterio y experiencia del evaluador el determinar y calificar la intensidad de dicha interacción (de acuerdo a sus efectos, por ejemplo). Principalmente deben indicarse, tal como se sugiere en el Formulario 2, los siguientes aspectos: Formulario 2 FICHA DE DESCRIPCION DEL MEDIO -1. Agentes físico químicos en contacto con la estructura.
alta temperatura
urbana marina
doméstica
agentes corrientes de
Tipo de atmósfera (predominantemente urbana, rural, marina, industrial, o una combinación de dos o más tipos) y estimación de la presencia de posibles contaminantes; aproximación de los ciclos de condiciones de temperatura, humedad relativa y vientos ventilación) atmosféricos y locales. Tipo de aguas (naturales: salobres, dulces, subterráneas, potable; de desecho: tras uso doméstico o industrial, etc.), su composición química y eventual contaminación. Naturaleza del terreno o suelo (natural o de eléctrica, características).
ácido o alcalino, resistividad
Presencia de corrientes de interferencia o erráticas y evaluación de posible contaminación. Presencia de agentes químicos (sales utilizadas para deshielo, en plantas industriales, etc.).
2.2. Examen Visual General de la Estructura. Este proceso debe permitir determinar si el problema se presenta por igual en todos los elementos de las mismas características, o si existen diferencias por
Tabla II.1 Inspección Visual Clasificación simplificada de daños DEBEN
LEYENDAS:
...................
DAÑO
.. .
..
. . . .. .
. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .. . . .
CAUSAS
. . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
DADOS POR
...
......
......
PROTUBERANCIA PROTUBERANCIA ACERO
V :
..............“..“..
........
. . .
formada por la unión de dos planos
.
. ..__...........__-“.... .. ...“.....
.
. . . . . ,
.
.
cualquier reportado se deber6 evaluar el grado de deterioro del de si está a la vista, estimando del refuerzo el recubrimiento. En el caso de cabillas salientes de la superficie del concreto sin aparentes en éste, se cuantificar el de puntos.
de
Formulario 3
INSPECCION VISUAL GENERAL DE LA ESTRUCTURA Tipo de Estructura: Ubicación: Orientación:
Edad: Ambiente: Fecha de inspección:
Tipificación de daños y localización en la estructura. .. .
3 __ . - - - -Formulario - - - -.._---_
.
Extensión y gravedad de los daños:
Ensayos mínimos a realizar: ENSAYO Determinación de cloruros 0 sulfatos
LUGAR
RESULTADO
En otros casos puede requerirse la realización de un mínimo de ensayos mediciones ejecutables en campo pie de obra) durante la inspección preliminar complementarios a la información básica obtenida, para llegar al diagnóstico. Según el caso, pueden ser elegidos puntos o zonas representativas, en donde se efectúen alguno de los siguientes ensayos: l
l
Determinación de la eventual disminución del diámetro de la armadura. Localización de armaduras y medición del espesor de recubrimiento de hormigón.
l
Determinación de la resistividad eléctrica del hormigón.
l
Medición de potenciales electroquímicos.
l
Determinación de la profundidad de carbonatación y la presencia de iones cloruro en el hormigón, bien sea o cuantitativamente.
La ejecución de estos ensayos y mediciones requiere del uso de herramientas, equipos, materiales y reactivos; por lo tanto, es recomendable prever su utilización durante una inspección preliminar. Los métodos aplicables y los respectivos
l l l
Fichas, Croquis planos para el levantamiento de daños. Plan de Muestreo. Tabla de tipificación de daños.
b.- Selección de: l l
Las técnicas de más apropiadas. Las zonas y el número en que serán efectuados los Planificación de:
l
l
Materiales Equipamiento.
del Plan de Muestreo Una vez reconocida la estructura a través de la inspección preliminar debe hacerse una división de ella en zonas, clasificadas de acuerdo a ciertas condiciones, que sean representativas dentro del conjunto de la estructura. Luego, los puntos de muestreo serán identificados con cada una de estas zonas, de manera que la evaluación considere y enmarque cada situación
Lote: Conjunto de elementos o componentes fabricados con las mismas características y en las mismas condiciones. l
l
l
Fracción: Subconjunto de elementos o componentes de un lote sometidos a un mismo medio. Muestra: Conjunto de probetas extraídas de (o de mediciones efectuadas en) los componentes o elementos seleccionados como representativos de un lote. El tamaño de la muestra (número de ejemplares que constituyen la muestra) es variable, dependiendo principalmente de las dimensiones de la estructura y de la magnitud del problema.
La división de la estructura en base al grado de deterioro de las diferentes zonas estará soportada por los resultados del examen visual y de los ensayos previos eventualmente realizados. Los croquis planos de la estructura elaborados para el levantamiento de daños deben resumir esquemáticamente y de manera simple y clara los criterios de identificación aplicados y, lo mismo que en las tablas de tipificación de daños,
utilizarse términos (normalizados o previamente definidos en un glosario) que describan inequívocamente la situación que se desea reflejar.
La inspección debe considerar la clasificación de las manchas de óxido (color, aspecto, extensión) y la morfología del ataque (uniforme o localizado, profundidad y extensión de picaduras, etc.). La realización de ensayos y mediciones en el hormigón y en la armadura, así como la extracción de muestras a ser analizadas en laboratorio, puede ser llevada
a cabo durante el examen visual detallado (ejecución del Plan Trabajo).
Pueden elaborarse fichas como las presentadas en el Anexo, para consignar los resultados de las actividades realizadas en la Inspección Detallada y el diagnóstico respectivo. 3.2.1. Ensayos a realizar en una Inspección Como ya ha sido señalado, una parte muy importante de la información básica necesaria para poder efectuar un dictamen sobre las causas que han podido determinar la corrosión de las armaduras y su propagación, se obtiene realizando apropiados ensayos sobre las armaduras y el hormigón de la estructura. Los ensayos mínimos a realizar los siguientes:
Tabla. 11.2. Ensayos más comunes en la evaluación de corrosión de las armaduras E N S A Y O
CAPACIDAD DE DETECCION
LIMITACIONES
APLICACION VENTAJAS
compleja
Medición de Resistividad
Medición de Potenciales Medición de
velocidad de de Resistencia a la compresión y volumen de vacíos de Profundidad de Carbonataclbn Perfil de cloruros
Cualitativa
Cualitativa
Cuantitativa
Cuantltatlva
Cuantitativa
Cuantitativa
Problemas por con potencialidad corrosiva.
de Cl
Cualquler Estructura
Cualquler Estructura
Cualquier Estructura
Permlte áreas con potencialidad corrosiva.
Permite, una vez conocido el de evaluar la pérdida de de la armadura.
Interpretaclbn compleja de los resultados
Disponibilidad del equipo adecuado que compensación de la
(IR).
En conjunto con volumen de 0 relación
o
de
cemento, evalúa calidad del
Estructuras Prueba sencilla que con Calidad del este hormigón de y el tkmpo para baja a mala. alcanzar la armadura Cu al q ui er Estructura
de equipo de Hormigón carbonatado
Permite determinar la calidad del y el tiempo para que se presente la del refuerzo.
Ensayo Destructivo
Ensayo Destructivo Interpretaclbn compleja Apoyo
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1.
FISICO-QUIMICO DEL HORMIGON.
1.1. Toma de Testigos Se deben definir los sitios y los tipos de testigos a retirar de la estructura, que van a ser utilizados en la realización de los ensayos. La elección del tipo de testigo a extraer deberá estar condicionada principalmente por el ensayo a que se destina el mismo, pero también a la mayor o menor accesibilidad de los equipos al sitio donde será tomado este testigo y por el ámbito de autorización concedido por los dueños de la estructura. Conviene también referir que una buena regla de actuación, consiste en reparar los sitios donde se han extraído testigos utilizando un mortero de reparación con baja retracción. Los tipos de testigos más corrientes que pueden ser extraídos son: l l l
Núcleos Porciones de material en polvo Porciones de hormigón
Después de la extracción los núcleos deberán guardarse en bolsas de plástico bien selladas, debidamente identificados y almacenados en un local donde no haya acción directa de radiación solar ni existan grandes variaciones térmicas o humedad.
1.1.2. Porciones de material en polvo. Este tipo de toma de testigos es uno de los más prácticos para la realización de análisis químico de cloruros en el hormigón pues la muestra va a requerir de poca preparación para la realización del ensayo. La extracción de material en polvo podrá ser efectuada utilizando un berbiquí (taladro) que disponga de una guía para la medición de profundidad de perforación y, de preferencia, que también posea un sistema automático de aspiración de polvo. El diámetro de la broca debe ser escogido teniendo en cuenta la dimensión del agregado grueso. Una dimensión corriente para la broca es de 14 mm de diámetro. El numero de orificios a efectuar para la recolección del polvo del material deberá asegurar que la cantidad de éste retirado de cada profundidad sea por lo menos 20g. Siempre que se cambie de profundidad de extracción, debe procederse a limpiar la broca y el sistema de recolección de la muestra.
El objetivo de este ensayo es la determinación de la Resistividad Eléctrica del hormigón en campo o en el 1.2.2. Definiciones.
La Resistividad Eléctrica es una propiedad de cada material y corresponde al recíproco de su conductividad; su unidad de medida es el ohm-cm ohm-m. Depende en gran proporción del grado de saturación de los poros del hormigón y en menor grado de la hidratación de la pasta y de la presencia de sales disueltas en la fase acuosa. Es función de variables como: el tipo de cemento, las adiciones inorgánicas, la relación la porosidad de la estructura, entre otras. 1.2.3. Materiales y Equipos.
La medida de resistividad eléctrica puede efectuarse bien sea: en laboratorio sobre testigos de hormigón extraídos de la estructura o, directamente sobre la estructura en campo. Los materiales y equipos requeridos son los siguientes:
D e t e r m i n a r
de
del do
do Selección
los
del
Contraelectrodo
Si no se cuenta con un medidor portátil apropiado, se puede utilizar cualquier instrumento capaz de medir la resistencia por el método de interrupción de corriente.
1.2.5. Criterios de Evaluación. No existe un acuerdo de carácter general entre los diferentes acerca del nivel límite de resistividad eléctrica por encima del cual el riesgo de corrosión de las armaduras puede ser considerado despreciable. Sin embargo, la práctica ha demostrado que se puede utilizar como criterio general: Poco riesgo Riesgo moderado
Alto Riesgo 1.2.6. Observaciones. Debe tenerse en cuenta que la resistividad es sólo uno de los parámetros que controla la velocidad de corrosión del acero de refuerzo en el hormigón, por lo tanto no podrá considerarse como único criterio para definir o prever un posible daño sobre la estructura.
7. López, W. y González, J.A.: of the Degree of Saturation the Resistivity of Concrete and the Corrosion of Steel Reinforcement”, Cement and Concrete Research, vol. pp. 368-376.
1.3. Ultrasonido. 1.3.1. Objetivo. Este
no destructivo tiene como principales objetivos:
Verificar la homogeneidad (uniformidad y calidad relativa) del hormigón. Detectar las fallas internas (presencia de vacíos) introducidas durante la fabricación, la profundidad de las fisuras y otras imperfecciones. Monitorear las variaciones de las propiedades del hormigón a lo largo del tiempo, debido a la agresividad del medio.
1.3.2.
Definiciones.
0 Circuito medidor de tiempo (aparato que permite medir el tiempo recorrido desde la emisión de la onda hasta su recepción). 0 Cables coaxiales que deben permitir la conexión perfecta de los transductores al circuito generador-receptor. 0 Barra de referencia. Pieza que permite la calibración del equipo de ultrasonido, cuya superficie tiene un acabado pulido y el tiempo de recorrido grabado.
1.3.4.
l
Procedimiento.
La Figura III.4 muestra el diagrama de flujo para el procedimiento a seguir en este ensayo.
Determinar Grado de Homogeneidad del Hormigón
.
a. Preparación de los especírnenes o zonas de ensayo del hormigón. Los especímenes o zonas de hormigón a ser ensayados deben tener la superficie plana, lisa, exenta de suciedad y no deben estar carbonatadas. Aquellas superficies que no sean suficientemente lisas, deberán regularizarse a través de procesos mecánicos o con una capa de pasta de cemento, yeso o resina epóxica con un espesor mínimo, a fin de posibilitar un buen acoplamiento con los transductores, pero sin que puedan interferir en la medida. Los especímenes o zonas de hormigón a ser ensayados deben ser homogéneos en composición y en humedad relativa. Se recomienda que en estructuras donde el hormigón es razonablemente uniforme el ensayo puede ser realizado en puntos diferentes en mallas de 1 m. En el caso de hormigón con muchas heterogeneidades o de piezas más pequeñas, es necesario un espaciamiento menor. Deben ser evitadas zonas donde exista una gran concentración de armadura, principalmente en el sentido longitudinal de propagación de las ondas, puesto que la velocidad de propagación de onda es mayor en el acero que en el hormigón. b. Ensayo. Calibrar el aparato usando la barra de referencia o dispositivo
Los resultados deben tener las siguientes informaciones: l
l
Localización en la estructura e identificación de la zona de hormigón ensayada. Distancia entre las superficies de contacto de los transductores durante el ensayo.
l
Dirección de la propagación de la onda.
l
Indicación de la posición relativa de los transductores.
l
Velocidad de propagación.
1.3.6. Criterios de Evaluación. Es posible expresar la homogeneidad del hormigón en forma de parámetros estadísticos, como la desviación estándar o el coeficiente de variación de las medidas de velocidad de propagación de ondas ultrasónicas en el hormi-
VELOCIDAD DE PROPAGACION
2000
Deficiente
2001 a 3000
Normal
3001 a 4000
Alta
4000
Durable
REFERENCIAS 1. ASTM te”.
CALIDAD DEL
BIBLIOGRAFICAS
“Standard Test Method for Pulse Velocity through Concre-
1.4.3. Equipo y materiales. l
l
Esclerómetro de reflexión. Disco o piedra abrasiva de carburo para remover la capa superficial de muy poco espesor (-2 mm), que es la más dura y por lo tanto no sería representativa del resto del hormigón.
1.4.4. Campo de aplicación. El método esclerométrico no debe ser considerado sustituto de otros métodos, sino como un método preliminar, para formarse una idea de la calidad del hormigón. Los métodos esclerométricos proporcionan informaciones en relación a la dureza superficial del hormigón y hasta 20 mm de profundidad, en el caso de esclerómetro de energía de percusión alrededor de Nm. Este método proporciona además una buena medida de la dureza superficial del hormigón. Las correlaciones con las demás propiedades del hormigón son determinadas empíricamente o verificadas a través de otros ensayos
Evaluar Dureza Superficial
Verificar Funcionamiento del Esclerómetro Seleccionar las áreas de ensayo .
Acondicionar las áreas de ensayo Determinar Índice
Las áreas de ensayo deben estar: Localizadas en las caras verticales Alejadas de regiones afectadas por segregación, exudación, concentración excesiva de armadura, juntas. Alejadas por lo menos 60 mm de los cantos o aristas de los elementos. Tener una superficie entre 8000
x 90 mm) y 40.000
(200 x 200).
Frecuentemente el número de impactos está limitado por la separación de las barras de refuerzo. Sin embargo, es recomendable: l
l
l
l
Efectuar un mínimo de 9 impactos en cada área de ensayo. Evitar impactos sobre agregados, armaduras. No se debe permitir más de un impacto sobre un mismo punto. Distancia mínima entre impactos de 30 mm.
NOTA: Frecuentemente no se dispone del Yunque de Ensayo, entonces el coeficiente de correlación se determina utilizando varios cubos de concreto de distintas resistencias. Los cubos tienen una arista de 20 cm y se mantienen en posición empleando una máquina para ensayos de compresión.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. NBR 7584.: “Concreto Endurecido pelo esclerómetro de reflexâo”. ABTN mas Técnicas.
1.5. Profundidad de Carbonatación. 1.5.1. Objetivo.
da dureza superficial Brasileira de Nor-
Determinar Profundidad de Carbonatación Selección Muestra de las Probetas/
Eliminar Polvo Aplicar Indicador 1
1
La sección será un corte transversal donde a. Toma de un extremo corresponderá a la superficie expuesta a la atmósfera. La probeta/testigo puede ser cilíndrica o una porción extraída. El tiempo de exposición de la superficie a evaluar no podrá ser mayor de 15 minutos (fractura fresca). En caso de que no pueda extraerse un testigo o porción, se procederá a taladrar una o varias secciones manual o mecánicamente hasta la profundidad de interés, dejando el lugar libre de material suelto y polvo, lo cual expondrá la superficie para el análisis. b. Determinación de la profundidad de carbonatación. Una vez seleccionada la probeta y estando su superficie libre de polvo, se aplicará por atomización el indicador ácido-base en forma uniforme.
Luego de la aplicación, antes de transcurridos 15 minutos, se efectuará la medición de la longitud (profundidad) de la zona incolora desde la superficie, determinándose con precisión los valores máximos/mínimos del frente incoloro y la media aritmética, de un mínimo de medición, en
14, 0
Alcalinidad Cáustica o Hidróxida (OH-) Alcalinidad Carbonato (CO,‘) Nada de Bicarbonato Nada de Dióxido de Carbono (CO,)
Timolftaleína ,
Incoloro Escala del Indicador
Incoloro
Carbonato (CO,)” y Alcalinidad Bicarbonato Nada de Dióxido de Carbono (Libre CO,) y Nada de Alcalinidad (OH-)
b. Cálculo de la velocidad de carbonatación. Uno de los modelos más sencillos que permite predecir la velocidad de carbonatación del hormigón armado es el que relaciona la profundidad de carbonatación con la raíz cuadrada del tiempo de exposición. t
Profundidad de carbonatación, mm = Constante de carbonatación, t = tiempo en años
Con los resultados de una determinación de profundidad de carbonatación es posible predecir la progresión de la misma y el tiempo en el cual la carbonatación alcanzará el refuerzo del hormigón si se conoce la profundidad de éste. l
Ej.: l
Se calcula la constante de la primera determinación y el tiempo en que ocurrió la carbonatación. Se utiliza esa constante junto con la profundidad de la armadura y se determina en cuánto tiempo la carbonatación alcanzará
Este modelo no debe ser aplicado directamente a estructuras con menos de 3 años de vida, en cuyo caso se recomiendan dos o más medidas con intervalo mínimo de 6 meses. Siempre es recomendable hacer más de una evaluación para aumentar la certeza de la información para poder predecir el comportamiento de la carbonatación, con un desfase de al menos 6 meses. Adicionalmente, se ha que valores de de 2 a 3 (en función del recubrimiento) pueden ser considerados como indicativos de elevada resistencia a la carbonatación, mientras que valores de 6 indican hormigones de muy baja resistencia.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .
1. Rilem CPC-18.: “Measurement of Hardened Concrete Carbonation Materials ans vol. 21, No. 2. UNE 112-011-94.: “Determinación de la Profundidad de Carbonatación en Hormigones Endurecidos y Puestos en Servicio”. Norma Española. 3. Ho, D.W.S. and Lewis, R.K.: “Carbonation of Concrete and its Prediction”.
Coeficiente de difusión aparente
Coeficiente obtenido por ajuste de la ecuación en el aparte del capítulo 1, al perfil de cloruros determinado en el hormigón. Este permite conocer la resistencia a la penetración del cloruro en el hormigón. También se puede estimar el tiempo aproximado en el cual estos iones llegan a nivel de la armadura en cantidad suficiente para inducir su corrosión.
1.6.3. Materiales y Equipos a. De carácter general: Equipo de molturación. Estufa de 0 a 150°C Tamices No. 20 y 200 ASTM Balanza analítica de precisión Plancha calefactora y agitador Probeta graduada de 100 Embudo de filtración Vaso de 250 Matraz aforado de 250 y pipetas volumétricas de 5-10-20 Papel de filtro de porosidad media o rápida.
(opcionales).
utilizarse la mínima agua posible en la toma de la muestra, puesto que ésta ocasiona pérdida de cloruros. Una vez tomado el testigo deberá identificarse correctamente y colocarlo en bolsa para protegerlo del medio ambiente, así como ejecutar los ensayos en el menor tiempo posible para evitar cambios en el proceso de difusión de los cloruros. El testigo (cilindro) se corta con un disco de corte seco en rodajas de 5 a 10 mm, tal como se indica en la Figura 111.9. Las rodajas se deben triturar antes de someterlas al análisis correspondiente. La primera rodaja puede desbastarse mm a mm cuando se considere necesario.
l
l
Contenido de cloruros: El contenido de cloruros obtenido del ensayo puede expresarse referido al peso de la muestra o al peso de cemento en el hormigón, para lo cual deberá conocerse la composición del mismo. Expresión gráfica de los resultados (Figura 111.10): el contenido de cloruros se representa gráficamente con respecto a la profundidad de la muestra, con el fin de evaluar el perfil de penetración de los cloruros hacia el interior de la estructura y comparar éste con el valor límite permisible.
concentración superficial de Cl por interpolación gráfica. profundidad de la cubierta.
0. 01
0. 1
10
1
LIMITE PARA IA VIDA EN SERVICIO 75 PARA UN RECUBRIMIENTO DE 2 3 cm ....... ....... ....... ...... CONVENCIONAL
DE ALTAS PRESTACIONES t
Figura 111.11. Coeficiente de Difusión de Cloruros
El diagrama de flujo del procedimiento se muestra en la Figura III.12
Determinar Cl-
1.6.5. Evaluación de Resultados e
Los valores del contenido en cloruro dan una idea del grado de contaminación y de la evolución posible del daño, pero no se pueden tomar como un límite absoluto sin la interpretación basada en la experiencia del evaluador correspondiente. Las recomiendan adoptar como valor límite permisible el de 0.4% de cloruros totales en relación a la masa de cemento para las estructuras de hormigón armado. Para hormigón pretensado y postensado el límite debe ser de 0.20%. Sobre el particular existe mucha controversia, ya que son los cloruros solubles los que causan la corrosión. Esto significa que el tipo/contenido de cemento aditivos van a cambiar la relación de los Cl‘ solubles a los totales. Por esto muchos técnicos han considerado estos valores como límites permisibles para cloruro solubles. e
Es importante resaltar que la concentración de cloruros, aunque supere el nivel límite, no determina por sí sola la posibilidad de riesgos de corrosión o su severidad.
9. Dhir, R.K. and others.: “Concrete durability: estimation of chloride
concentration during No. pp 37-44.
life”, Magazine of Concrete Research, vol. 43,
10. Hope, B. and others.: Determination of Chloride Cement and Concrete Research, vol. 15, pp. International, pp. 48-50. ll.
D.W. et al.:
critique of the ACI 318 Chloride
of Concrete”, and Concrete Journal,
pp.
1.7. Resistencia a la Compresión. 1.7.1. Objetivo Determinar la resistencia a la compresión del hormigón”’ de la estructura a través de la extracción de testigos de hormigón con taladros de diámetro adecuado. La resistencia a la compresión del hormigón puede ser considerada como una de las propiedades más importantes y necesarias para establecer una evaluación general de la estructura, tanto desde el punto de vista de durabilidad,
l
l
Disco de corte para cortar y separar los extremos de los testigos cilíndricos. Prensa para ensayo de compresión axial que cumpla con los requisitos de la Norma ASTM E-4.
1.7.4. Procedimiento. a. Identificación de los lotes a ser ensayados: l
l
Se deben elegir regiones representativas de los componentes y elementos estructurales, o sea, en columnas y muros no se recomienda mezclar testigos extraídos del primer tercio (hasta 1 m de altura) con testigos de otros dos tercios. De la misma forma testigos representativos de losas y vigas no pueden ser representativos del hormigón de los pilotes, o sea, los lotes bajo análisis deben ser compuestos de trozos equivalentes de elementos estructurales compatibles y similares. Es recomendable que el lote de hormigón a ser evaluado sea homogéneo, tener la misma proporción entre los materiales, ser mezclado con los mismos materiales, haber tenido la misma consistencia cuando fresco y haber sido sometido a los mismos procedimientos de hormigonado y cura.
d. Cuidados durante la extracción: l
Localizar la armadura.
l
Evitar extraer o cortar acero de las armaduras.
l
l
.
l
Apuntalar los elementos estructurales antes de la extracción, según la opinión del Ingeniero Estructural. l
l
l
Llenar los agujeros de los testigos con hormigón, mortero autonivelante o morteros de resistencia compatible con la resistencia del original. El material de relleno debe tener retracción compensada, su módulo de elasticidad igual o superior al del hormigón original y debe tener muy buena adherencia a éste. No considerar testigos con vacíos o fallas de hormigonado, o sea, todos los testigos de la muestra para conocer la resistencia a la compresión del hormigón estructural deben ser íntegros.
l l
l l
e. Ensayo
l l
l
disco de corte los topes de los testigos de forma de obtener una superficie perfectamente plana y ortogonal a la generatriz del cilindro. Eso
l l
La resistencia característica estimada, puede ser calculada por:
i=l
del hormigón a la compresión
f cl
f n
l
donde se debe considerar el mayor de los resultados con los siguientes significados:
f
f
resistencia característica estimada del hormigón a la edad del ensayo. = resistencia a la compresión de cada testigo de la muestra, en
Determinar la Resistencia a la compresión del hormigón Estimación del
de los arìdos gruesos
Determinación de la posición de las armaduras Definición de los lotes a analizar
1.7.5. Criterio de Evaluación de Resultados a. Con bases en el diseño estructural:
debe ser mayor o igual a la resistencia a la compresión característica del hormigón especificada en el diseño estructural,
b. En base a la durabilidad: El valor de la resistencia mecánica, por si solo, no es indicativo de la durabilidad del hormigón, ya que dependerá de varios factores entre los cuales se puede mencionar: la relación la dosificación, el tipo de cemento, el espesor de recubrimiento de la armadura, etc. Sin embargo, en general se acepta que hormigones de elevada resistencia Mpa) son durables y que hormigones por debajo de 20 son de baja durabilidad.
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA 1. NBR 5739.: “Ensaio de compressâo o de de cilíndricos de concreto. de ensaio”. Brasileira de Normas Técnicas. Río de Janeiro, ABNT,
interconectados entre sí y su dimensión es variable, aunque generalmente son mayores de 0.05 mm. Aunque afectan la resistencia mecánica, en cuanto la l a durabilidad pueden, según el caso, inducir efectos beneficiosos.
Como absorción capilar se considera la masa de agua por unidad de área que puede ser absorbida en los capilares cuando el hormigón se encuentra en contacto con agua líquida. Representa la porosidad efectiva o accesible al agua y por tanto los agresivos ambientales.
1.8.3. Equipos y Materiales. l l l l l l
Estufa Cubeta de fondo plano y con tapa Esponja Resina epoxi o parafina Balanza de ensayo
donde representa la profundidad de penetración del agua al tiempo t. k=
=
El coeficiente k gráfico (Wt
evaluado como la pendiente de la región lineal del en función de
El coeficiente m puede ser determinado calculando el tiempo requerido para que el agua ascienda a la cara superior de la probeta, es decir, cuando = H. Con la anterior información la
Capilar, S, se calcula como: 1
mínimo, al cabo de las cuales se registra su peso fuera (saturado de agua) y dentro de agua (sumergido en agua). Este último peso se determina con ayuda de una balanza hidrostática. Finalmente, el especimen se seca a 105 hasta peso constante y se registra su peso. La porosidad total se expresa en porcentaje, así: % de Porosidad Total =
Este valor de la porosidad no contiene más que una mínima de los poros de aire. Por lo tanto, si se quiere obtener la porosidad total se debe saturar totalmente el especimen, hervir éste varias horas y luego proceder a enfriarlo lentamente antes de registrar su peso “saturado” o, bien hacer vacío en la cámara donde se tiene sumergida la probeta. El diagrama de flujo en la Figura III.14 muestra el procedimiento simplificado para la determinación de estas propiedades.
1.8.5. Criterios de Evaluación. l
l
Para espesor de recubrimiento de 30 mm en ambientes severos se recomiendan hormigones con capilar S mm/ (5 . 10” m en medios menos severos puede ser hasta de 6 mm/ (10” Si el espesor de la cubierta se incrementa, la sorción capilar puede modificarse
En cuanto al porcentaje de Porosidad:
110% 10% 15% 115%
Indica un hormigón de buena calidad y compacidad Indica un hormigón de moderada calidad Indica un hormigón de durabilidad
2. EVALUACION DEL ESTADO DE LA ARMADURA 2.1. Determinación de la Profundidad y Localización de la Armadura. 2.1.1. Objetivo. Definir la ubicación de la armadura embebida en hormigón armado y determinar la profundidad de ésta desde la cara exterior del elemento.
2.1.2. Definiciones. El recubrimiento, estructuralmente, se refiere al espesor de hormigón medido desde la superficie más externa de la armadura principal hasta la cara externa del elemento. El espesor de hormigón libre desde la superficie de la armadura más externa hasta la cara del elemento se define como Capa de Protección .
2.1.3. Equipos y Materiales (digital o analógico). -Regla metálica de 2 m. -Barras de marcador indeleble.
c. Determinación de la Profundidad de la Armadura.- Se determinará el recubrimiento o la capa de protección, según la armadura involucrada. Para cualquiera de los casos es importante colocar, previo ajuste del dial, el sensor sobre la barra en los tramos que no interfieran con otros aceros, para concentrar la respuesta magnética sólo en la barra en la que se desea determinar su profundidad. La Figura III.15 muestra el diagrama esquemático de des.
Profundidad y Localización de la armadura
I n s p e c c i ó n d e R e c o n o c i m i e n t o a la Estructura
2.1.5. Levantamiento de la Información.
l l
Cada determinación será registrada en formatos preparados previamente al trabajo de campo, donde se registren todos los parámetros relacionados con la determinación, como por ejemplo:
l l
Diagrama esquemático del elemento en cuestión, detallando la ubicación de las armaduras. Profundidad de la armadura en cada uno de los sitios seleccionados. El uso de cuadrículas, como ejes a los aceros, permite el rápido y seguro almacenamiento de información cuando se trata de amplias superficies de trabajo. Este método resulta muy útil cuando se deben realizar mediciones electroquímicas y de toma de muestras posteriores. 2.1.6. Verificación del Funcionamiento del Equipo. Cada vez que el operador observe que se ha desviado la posición de ajuste de la aguja, deberá posicionar el en posición cero del dial, manteniendo
l
l
l l l l l l l l l l l
l l
l
l
Voltímetro de alta impedancia.
2.2.4. Procedimiento. En la Figura III.16 se muestra un diagrama de flujo del proceso.
Localización de
Armadura
para la conexión. c. Localizada la distribución del acero de refuerzo, trazar sobre la superficie del hormigón unas cuadriculas múltiples con espaciamiento entre nodos uniformes. El espaciamiento seleccionado dependerá de la rigurosidad de la inspección y de la ubicación del refuerzo.
d. Efectuar la conexión del electrodo de referencia (Ej:
al positivo del voltímetro. El acero de refuerzo se conecta al negativo del voltímetro, como se indica en la Figura 111.17.
ELECTRODO DE REFERENCIA HUMEDA
Tabla 111.2. Criterio de Valoración de Potenciales”’ del Acero en Hormigón
CONDICION
POTENCIAL (E)’ OBSERVACIONES
RIESGO DE
DAÑO ESTADO PASIVO
CORROSION LOCALIZADA
+ 0,200 a -0,200
Ausencia de Cl’
0,200 a -0,600
Cl-, 02,
0,150
Carbonatado
0,600
Despreciable
Alto
Moderado
2.3. Medida de la Velocidad de Corrosión. 2.3.1. Objetivo. Determinar la velocidad a la cual la armadura pierde sección, por de la misma.
corrosión
2.3.2. Definiciones. Se llama velocidad o intensidad de corrosión a la pérdida de metal por unidad de superficie y tiempo. Las unidades básicas son día, aunque la forma usual de definirla a partir de medidas de tipo electroquímico es en o, transformando este dato a partir de la densidad del metal, en unidades de penetración v v V V v
V
2.3.3. Equipos y Materiales. a. Método. Los potenciostatos/galvanostatos son los instrumentos capaces de medir la Resistencia a la Polarización que se relaciona con la a través de la fórmula de Stern y Geary.
La medida se puede efectuar en probetas de pequeño tamaño y área de acero conocida. Su aplicación pie de obra exige conocer la longitud de barra sobre la que actúa la corriente. Para ello existen dos posibilidades: Calcular la R “aparente” y aplicar las ecuaciones matemáticas desarrolladas por S. Feliú” (Figura Existen corrosímetros comerciales para medidas Sus resultados deben ser calibrados con ensayos en laboratorio si no se tiene la garantía de su correcto funcionamiento. Estos corrosímetros miden simultáneamente el Ecorr, la resistividad y la y constan de los siguientes elementos básicos:
l l l
Computador Sensor conteniendo electrodos Esponjas, cables, agua, electrodos
Usar un sensor que contenga un electrodo de “guarda” Este procedimiento confina el campo eléctrico en una superficie determinada (Figura
Electrodo de
Velocidad de Corrosión d e l
á r e a
d e
d e l a a r m a d u r a C u a d r i c u l a
2.3.5. Criterios de Evaluación.
El límite entre corrosión activa y pasividad se sitúa entre (Figura que en corrosión generalizada suponen mm/año. Este límite se aplica cuando el proceso da lugar a la formación de herrumbre (óxidos expansivos que el recubrimiento). En el caso de que el óxido sea invisible al ojo humano, velocidades incluso de 1 no dan lugar a fisuración del recubrimiento, al no tener estos óxidos carácter expansivo. Los valores máximos que se han detectado en ensayos de laboratorio son del orden de 100 200 A pie de obra valores por encima de 1 se detectan muy ocasionalmente y resultan valores ya elevados en términos de vida útil. Una clasificación de los valores de siguiente:
en términos de vida útil sería la
Alto 10
1
CORROSION Moderado Bajo
4 . Feliú, S., González, J.A., Feliú, S. Jr., Escudero, M.L., Maribona, Y., Austin, Andrade, C., J.A., Jiménez, F.: “Corrosion Detecting for u with a Corrosion Meter for Electrochemically Determining the of Reinforced Concrete Structures”. U.S. Patent No. 5.259.944 (1993). 5. González, J.A., Andrade, C., Alonso, C. and Feliú, S.: “Comparison of Rates General Corrosion and Maximun Pitting Penetration Concrete Steel Reinforcement”. Cement and Concrete Research, Vol. 25, No. 2 pp. 257-264. 6. Rodríguez, L.M., Casal, J. and Diez, J.M.: “Corrosion of Reinforceme and Service Life of Concrete Structures”. Durability of Building Materials Components Vol. 1. Edited by Sjötröm. Published by E FN 2 Boundary Row. London. (1996).
1. Generalidades Establecer el diagnóstico para una estructura resulta de un proceso lógico de análisis e de todos los hechos, resultados y observaciones realizados en las etapas de inspección, tal como es acotado en el diagrama de la Figura
RESULTADOS PRELIMINAR
La información debe ser sopesada y críticamente analizada a la luz de los distintos criterios de evaluación establecidos, aportados por el presente Manual por la experiencia del evaluador en función del estado de arte de la investigación sobre las diferentes patologías de las estructuras de hormigón armado.
2. Bases del Diagnóstico. El diagnóstico estará basado en los dos grupos de información principal establecidos en los capítulos precedentes (Figura Información sobre el medio ambiental y sobre las condiciones actuales de la estructura. Sobre esta base, la información de las condiciones de la estructura deben ser examinadas en primer término para establecer la presencia de corrosión, como para requerir reparaciones de importancia o urgentes.
Es necesario determinar los riesgos que involucra el deterioro del elemento o estructura analizada para poder establecer, en conjunto, la gravedad y magnitud del daño y la urgencia de la reparación pertinente. Al efectuar estas evaluaciones se pueden presentar varias posibilidades, que involucran la presencia o no de corrosión de la armadura en el hormigón sano o deteriorado. Las Figuras IV.3 IV.9 muestran los diagramas de flujo”’ que presentan diferentes vías de análisis de acuerdo a los resultados ensayos físicos-químicos y electroquímicos pertinentes, los cuales permiten concluir un diagnóstico básico que orientará al evaluador.
2.1. Ausencia de Corrosión en la Armadura. Si la información estructural no revela daños de importancia es deseable examinar la información ambiental para identificar los tipos de corrosión que puedan desarrollarse en el futuro (análisis de potencialidad corrosiva). Es de especial interés tener en cuenta el estado de estructuras
RESISTIVIDAD
No
‘Sí
POTENCIALES
N o
S
í
Baja Potencialidad y Probabilidad de Corrosión
Moderada a Alta Potencialidad C orrosiva
DE
.
r
Moderada a alta Corrosiva
CALIDAD DEL
No
ESPESOR DE RECUBRIMIENTO
CLORUROS
SOLUBLES
CARBONATACION
3. Procedimiento General de Diagnóstico. Luego de analizar los resultados de la inspecciones y evaluaciones, se procederá a la identificación y a la enumeración de las condiciones, características o evidencias que, individualmente o en conjunto, puedan haber ocasionado eventualmente puedan ocasionar- la corrosión del acero de refuerzo. Seguidamente deberá establecerse la magnitud y morfología del daño existente del daño potencial), así como la necesidad de un seguimiento en el tiempo y la urgencia de intervención, en una zona específica o en toda la estructura. La de evidencias y evaluación de condiciones ambientales del hormigón, del acero y de la estructura como un todo puede ser variada y compleja. Cada caso debe ser analizado según los criterios y agravantes del contexto en que se presenta. Se deben considerar incluso los aspectos económicos y sociales que puedan influir en los criterios para definir la criticidad y urgencia de intervención. La correlación de estos resultados seguirá los criterios indicados, haciendo uso de las tablas de valoración de los ensayos y los diagramas de flujo que se han
Formulario 1 FICHA DE
Datos
Y
de
134 Dilas Muelle Cl Muro de TalUpedEAlnWWtkto q 1.2. Fecha de las
de la
Abril 1959
1 FICHA DE
Y ANTECEDENTES DE LA ESTRUCTURA
111. Historial de en Servicio de la Estructura. 111.1. Fecha de puesta en servicio: Agosto, 1962 111.2. Resistencia del hormigón a la compresión en obra: Variable. pero Anomalías observadas durante la construcción:
111.3. Anomalías anteriormente detectadas: en los cables tensores; Corrosión general de la en de dilatación, etc.
111.4. Ensayos y mantenimiento. Resultados de la prueba de carga:
300
Daños
FICHA DE
contacto can la
DEL MEDIO
Caso No. 1. El primer caso es típico y se trata del fuste “d” de la pila “3” del Puente sobre el En el Anexo se muestran las Fichas de los Lago de Maracaibo en Formularios de Inspección elaborados sobre el particular. Estos muestran todos los daños encontrados, así como los diferentes ensayos físico-químicos y electroquímicos ejecutados. Este fuste es el que está localizado más al sur de un grupo de cuatro fustes alineados sobre el cabezal de la pila y el más afectado por la corrosión del refuerzo, dada su situación específica (Figura
La Figura IV.11 muestra un resumen de los resultados del levantamiento de daños y del estudio electroquímico realizado en la cara Norte de este fuste; se demuestra lo indicado anteriormente, ya que según las medidas efectuadas cerca de los daños y en la zona cercana al cabezal, el acero se encuentra activo 100 E 150 mV VS. e 0.1 Todos estos valores, como se muestra en las Figuras IV.3, IV.4 y IV.5 indican alta potencialidad y alta probabilidad de corrosión. No ocurre así en el centro de las caras Norte y Este, así como a alturas superiores a 4.20 m, donde el acero se encuentra -150 mV VS. e 0.1 aun cuando la resistividad del hormigón es lo que indicaría (según la Figura alta potencialidad corrosiva del medio; sin embargo, los valores de E e indican baja probabilidad de corrosión (Figuras IV.4 y IV.5).
En base a estos resultados, se decidió efectuar el muestreo de cloruros en las diferentes caras y a diferentes alturas. La Tabla IV.1 muestra los resultados en dos de los núcleos extraídos:
Uno de los núcleos fue tomado hasta el nivel del refuerzo, para verificar los resultados del estudio electroquímico (núcleo 1). Una parte del acero estaba en buenas condiciones, pero se observó corrosión severa localizada en otra, donde el refuerzo se partió cuando la mecha del taladro lo tocó. Aun cuando en esta zona no se observaron daños visibles, la corrosión severa del refuerzo estaba agrietando internamente el hormigón. Al medir la profundidad del daño observado se determinó una velocidad de corrosión de 95 (8.2 lo cual correspondía con el valor medido de 0.83 multiplicado por 10, ya que la corrosión es . ,
En el otro (núcleo a la misma altura pero en la dirección de los vientos predominantes, se nota claramente el efecto de éstos, ya que la concentración de los iones cloruro es mayor en este núcleo y ha avanzado a mayores profundidades, pero no ha alcanzado el refuerzo porque éste se encuentra a 8 cm. de profundidad (Figura IV.6). En este caso se necesitan más de 30 años para que el acero comience a corroerse.
Tabla IV.l. Mediciones realizadas a núcleos en el fuste analizado. Altura: 2.5
FdN2
5. 0
4
0
9.5
2
0
HR %
Tipo 2 . . . . . . .
.
. . .. .
9.9 81.8 28.5 28.1
0
.
0
. 4
.
.
5
6
,
6
.
.
9
10
,
Todos estos resultados indican que las caras Norte y Este de este fuste deben repararse a una altura de m y a una profundidad de 6 cm aproximadamente
C
0
DESDE EL MUESTRA
DEL LAGO (m)
Figura 13. Levantamiento de daños y el Fuste “d” de la Pila
reparadas en en la Figura IV. 12)
sustituirse las barras) que demostraba pérdidas mayores al 10% de su sección y llenando la oquedad abierta con hormigón. El diseño de mezcla a utilizar en toda
la re ha sido seleccionado en base a investigaciones efectuadas en LUZ utilizando los materiales existentes en la región. Caso No. 2. El siguiente caso a analizar es atipico y como se indicó, se refiere a la corrosión detectada en algunos pilotes de este La inspección visual mostró daños en algunos pilotes en un área muy localizada,
donde se había colocado un encofrado metálico para nivelar el pilote (Figura IV.14). La Tabla IV.3 muestra los resultados de la inspección en una de las pilas
y la Figura IV.15 muestra el daño característico encontrado.
r
Tabla IV. 3 Levantamiento de daños de algunos pilotes de la Pila 9. 1
NO
21
7. 5
7.0
si
7.0
2.0
w .
12.0
No
80.0
7. 5
15.0
No
82.0
4.0
No
4.0
15.0
4.0
15.0
24.0
.
10.0
2.0
1. 0
10.0
No
95.0
7.0
74.0
7 .0
Tabla N.4. Ficha de Inspección
Al Al
Cl
m
C a b e z a l \
Punto nto
E. csc -- - -
-W l -1
Estribo
- - -
1
- 560
0. 212
0. 74
2
- 578
0. 192
0. 41
- 565
0. 040 040
0. 44
mayor probabilidad es que la medida de esta alta velocidad de corrosiòn se debe a celdas locales galvánicas producidas por el acero expuesto. La presencia de estas celdas galvánicas fue corroborado al efectuar medidas electroquímicas (Figura IV.18) en el pilote de prueba en zonas cercanas a un acero descubierto cuando se sacó el núcleo (zona similar a la del pilote del puente).
NORTE
L E Y E N D A E
corrosión del acero embebido en el pilote. Sin embargo, el acero expuesto en las
zonas localizadas debe protegerse para evitar que el deterioro del mismo se propague al hormigón. En este caso se aplicó protección catódica por ánodos de sacrificio de sumergidos en el . REFERENCIAS
BIBLIOGRAFICAS
1. Trocónis de O., Romero de Carruyo, A. “Procedimientos de valoración de resultados y Electroquímicos para Diagnosticar Corrosión de Armaduras”. Presentado el en II Congreso Sur-Oriental de Corrosión, Ciudad Guayana Venezuela, Marzo 05-07, 1997. 2 . Trocónis de Rincón, O., Contreras, D., Fernández de Romero, M., Fernández, R., Vezga, C., Morón, O., Bravo, J., J., Morán, M., García, 0.: “Inspección, Diagnóstico y Reparación de la Pila 3 del Puente Sobre el Lago de
Maracaibo” . Centro de Estudios de Corrosión-LUZ. Maracaibo-Venezuela.
Juli Ju lioo 1995 19 95..
Dentro de los objetivos de esta sección está el tratar de establecer un procedimiento para evaluar la vida residual de la estructura, relacionándola con los efectos de la corrosión. Así, el diagrama de la Figura V.l muestra las consideraciones generales que pueden tomarse en cuenta para estimar el tiempo aproximado que tardarían los iones cloruro o un frente carbonatado en alcanzar la armadura.
ENSAYOS
r
Como ya se indicó en el aparte 6 del capítulo 1, la vida residual constituye el periodo durante el cual la estructura se degrada debido a la corrosión paulatina de la armadura. Cuatro son las consecuencias que inducen la corrosión como muestra la Figura
PERDIDA ADHERENCIA AL SECCION INICIAL
OXIDO
ACERO PENETRACION DE ATAQUE
de las cargas actuantes sobre la estructura. En base al balance entre el grado de deterioro que se observa y los indicadores geométricos estructurales, el ingeniero estructural ha venido emitiendo el dictamen sobre la urgencia de intervención en una estructura. Así pues, la evaluación estructural puede acometerse mediante dos metodologías que se pueden aplicar de forma consecutiva o solo utilizar la más simplificada (indicadores de daños). Ello dependerá de la importancia de la estructura, de los objetivos de la inspección y de la disponibilidad de los datos estructurales necesarios para efectuar el cálculo. Las dos metodologías posibles son: aquella basada en el uso de “Indicadores del daño” y, aquella en la que se acomete el cálculo de la capacidad portante en base a las secciones residuales de acero y de hormigón. El uso de “indicadores de daño” es la metodología más usada hasta el presente. En general se acude a indicadores del siguiente tipo: l l
existencia de manchas de óxido cantidad de fisuras o deformaciones inducidas por la corrosión desprendimiento de partes del recubrimiento
1 r
No Oxido superficial no de l
m o d .
1
corrosión
ALTA frecuencia do Pretensado
medidas
correctoras
y
Arm ado
Pretensado Pérdida de sección notable
Figura
Prácticade Procedimientopara
la intervencióno no de una estructura (viguetas) por corrosiónde suarmadura
En cuanto al empleo de “modelos estructurales”, éstos se basan en: l
l
l
El establecimiento de la pérdida de sección ocurrida hasta el momento de realizar la inspección, así como la pérdida de sección del hormigón que haya podido ocurrir debido a la del recubrimiento’“‘. En el conocimiento de la velocidad de corrosión, en tanto esta última da la velocidad del deterioro. El grado de pérdida de la adherencia
Un ejemplo ilustrativo se presenta en la Figura V.4, donde se muestra el cálculo de la pérdida progresiva de diámetro en función de la velocidad de corrosión. Esta pérdida de sección se expresa en función de la velocidad de corrosión de la siguiente forma’“: Ot = Oi 0.023
t
donde t se expresa en años e en siendo = el diámetro en el tiempo t y el diámetro inicial, en mm. La expresión gráfica de esta pérdida de sección
l l 8 l l l
En cuanto al cálculo de la fisuración del recubrimiento, se ha comprobado primero que las primeras fisuras aparecen para pérdidas de diámetro . El carácter expansivo de los óxidos y la baja resistende sólo cia a la tracción del hormigón hace que una pérdida tan pequeña sea
suficiente para comenzar la fisuración del recubrimiento. Tanto el tiempo en alcanzar esta pérdida de radio, como su posterior avance, son l
función evidente de la velocidad de corrosión, aunque también influyen:
8 8 l
l
l
la relación espesor de recubrimiento/diámetro de la armadura la presencia de armadura transversal la resistencia mecánica del hormigón.
En cuanto a la adherencia
ésta se ve también notable-
mente afectada por la corrosión y por tanto por la velocidad a la que se producen los óxidos y la pérdida de sección. La adherencia disminuye l
también rápidamente, aunque el efecto negativo queda muy amortiguado por la existencia de armadura transversal.
0.40 m.
l
i W
7 0 %
oee
4 0 1 4 0.25
10
20
AÑOS
30
4 0
50
0 4
1. Generalidades. Al lado de un gran e indiscutible crecimiento de la necesidad de intervenir las estructuras de hormigón con el fin de alcanzar la vida en servicio para la cual ésta
fue diseñada, también se ha observado que muchas veces la intervención no es la más acertada. Los materiales o los procedimientos adoptados para reparación y reconstrucción no siempre confieren a la estructura las características de durabilidad compatibles con la importancia de la obra y con los elevados costos de reparación y reconstrucción de las mismas. También ha sido frecuente y constatado un resultado negativo, o sea, una vida útil muy corta después de esa reparación, la mayoría de las veces mucho más corta que el período transcurrido entre el término de la obra hasta la necesidad de intervención.
e e e e e
e
a
A través de una analogía con la Medicina se puede considerar que las estructuras
de hormigón y las construcciones civiles en general deberían ser estudiadas y entendidas a la luz de nuevos enfoques complementarios a los tradicionales, los cuales no son suficientes para el entendimiento del comportamiento de las construcciones. La Clásica de las Estructuras, la Resistencia de los Materiales, la Estabilidad de las Estructuras y el curso tradicional de Materiales y Técnicas de Construcción Civil, no fueron lo suficientemente capaces de
l
l
Se entiende por Normalización, un gran movimiento internacional de
uniformización de criterios básicos de proyectos y notorios son: Model
cuyos ejemplos
NAFTA-ACI 318 y otros.
Se entiende por Aseguramiento de Calidad o Calidad Ambiental, todos los procedimientos actualmente disponibles y recomendados por las normas de la serie y de la serie La Patología, puede ser entendida como una parte de la Ingeniería que estudia los síntomas, los mecanismos, las causas y los orígenes de los defectos de las construcciones civiles, o sea, es la ciencia que permite un correcto diagnóstico de
un problema patológico. Este manual se dedica en los capítulos anteriores, esencialmente a conocer las herramientas básicas y los procedimientos necesarios para una adecuada inspección, evaluación y diagnóstico de los problemas de corrosión de armaduras en estructuras de hormigón. Se entiende por Profilaxia, todas las medidas preventivas que deben ser tomadas en las construcciones nuevas, a partir del correcto diagnóstico de los problemas. Se aplica esencialmente a construcciones nuevas, como una forma
rehabilitación deben permanentemente actualizarse para poder ahondar en los problemas y sus correcciones con una visión más amplia, sistemática y holística. Sin embargo, en la práctica existe la costumbre de dejar este entrenamiento por cuenta del maestro de obra, de más experiencia, por lo que ha habido experiencias desastrosas y esto debe ser enérgicamente evitado. Una intervención de una estructura con problemas de
corrosión de armaduras es una operación cara, delicada y requiere de un conocimiento consistente del asunto y de sus implicaciones estéticas,
estructurales y sociales. Para que el trabajo sea durable, es preciso que sea proyectado en detalles, especificar técnicamente los materiales y los equipos y finalmente, necesita de gran precisión en los procedimientos de preparación del substrato, limpieza, aplicación de los materiales y
sistemas de cubrimiento y protección. Una metodología general para una solución duradera de los problemas
patológicos en las estructuras de hormigón dañadas por corrosión de las armaduras se presenta en la Figura VI.2. 2. Procedimiento General de Reparación.
Evaluación del estado actual de la Estructura
Ensayos
Diagnóstico
Evolución y Cuantifican velocidad del daño Material-Estructura
Permite definir el nivel del daño y la urgencia de la
Una reparación localizada siempre puede resultar en una intervención de poca efectividad por los riesgos de transferencia de las celdas de corrosión Cuando el ambiente es agresivo y el hormigón es de calidad electroquímica inferior los resultados pueden ser peores. Además de este riesgo hay otras acciones que actuando sobre la reparación, sobre la interfase o zona de transición y sobre la propia estructura existente, pueden llevar una reparación a un fracaso caracterizado por una corta vida útil después de la intervención. La Figura presenta un ejemplo específico de las condiciones que pueden dar origen a problemas patológicos durante o después de una intervención correctiva.
Acción de la Carga y del Medio Exterior Agentes agresivos 1. Difusión de oxígeno 2.
Penetración
de
humedad
3. Difusión de 4.
SO; (Difusión de iones a b s o r c i ó n de SO;)
En general, un proyecto o diseño detallado de la reparación debe siempre ser efectuado, a través de un análisis cuidadoso de todas las informaciones o alternativas disponibles de acuerdo a lo presentado en la Figura VI.4.
DIAGNOSTICO
DE ALTERNATIVAS
3. Alternativas de Reparación Existen varios criterios para seleccionar la mejor alternativa de reparación/ rehabilitación adecuada a las características específicas de la estructura da. El diagrama de flujo de la Figura VI.5 presenta aquellas que deben ser consideradas para obtener una mejor solución y en la Figura VI.6 se presenta un diagrama esquemático de alternativas de reparación, cuyos fundamentos básicos fueron discutidos en el Capítulo 1. Las ventajas y desventajas de los diferentes sistemas de control de corrosión que pudiesen ser utilizados en la rehabilitación de la estructura, también fueron presentados en el mismo (Tabla 1.1).
CRITERIOS DE SELECCION
Opciones de
Ninguna acción Inmediata
mayor de la Estructura
4. Procedimiento Detallado de la Reparación Los procedimientos recomendados para la preparación y limpieza del substrato, aplicación de los materiales y sistemas, así como el control y el monitoreo se encuentran fuera del alcance de este Manual. Esto será producto de un nuevo Manual de la Red DURAR. La Figura VI.7 informa sobre un procedimiento general para el diseño detallado de la intervención correctiva, donde se muestran las diferentes etapas a seguir en esta actividad.
DEL PROYECTO DETALLADO DE LA SOLUCION
l
l
A manera de ejemplo, la Figura VI.8 muestra un caso específico de reparación de una estructura, donde se decidió realizarla luego de una evaluación integral desde el punto de vista de corrosión y estructural, eliminando todo el hormigón contaminado por 4.000 y por franjas de 75 cm de altura . Esto último evita el apuntalamiento de la columna.
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Acero
Aleación hierro -carbono, con un contenido máximo de carbono del
2% .
Acelerador de miento del hormigón.
de pega): Aditivo que acelera el endureci-
Acuoso (aquoso): Medio que contiene agua, en el que ésta actúa como electrolito o conductor de la corriente. Adherencia
Fuerza de unión entre el hormigón y el acero.
Aditivo (aditivo): Sustancia que se incorpora al hormigón, antes o durante el amasado durante un amasado suplementario en una proporción no superior al 5% en peso del cemento, con una finalidad concreta. Agente Agresivo (agente agressivo): Componente del medio al que es atribuible la acción corrosiva sobre el acero.
Barras
(barras nervuradas); Barras de acero que presentan relieves
en su superficie a fin de mejorar la adherencia del hormigón.
Caída
(queda
Diferencia de potencial entre dos puntos de una resistencia por la que pasa una corriente. Se conoce también como caída IR.
Cangrejeras, Coqueras o Nidos de Abeja (ninhos de abelhas): Espacios vacíos de corta extensión en el hormigón.
Capa Pasivante (película passivante):
de unas decenas de angstroms, de óxidos, oxigeno absorbido o muchas veces, de naturaleza desconocida, que al formarse sobre el metal reducen la velocidad de corrosión.
Carbonatación del Hormigón
do concreto): Disminución del pH
producido por la reacción de los componentes ácidos del medio (en la atmósfera, dióxido de azufre y dióxido de carbono, principalmente) con la fase líquida intersticial del hormigón.
Cátodo
Zona del metal donde tiene lugar la reacción de reducción.
Corrosión Atmosférica
atmosf Corrosión de un presentes en la atmosfera, generalmente aire libre.
Corrosión en Espacios confinados, Resquicios o Hendiduras (corrosão por células de Ataque localizado debido a la formación de pilas de concentración en hendiduras o áreas de difícil acceso entre el acero y el hormigón.
l
l
l l
Corrosión Galvánica (corrosáo Corrosión del acero debida al contacto eléctrico con otro material de actividad diferente y expuestos en el mismo medio.
l
Corrosión Unifonne (corrosáo uniforme): Corrosión uniformemente distribuida sobre la superficie del metal, que se desarrolla a una velocidad similar en todos los puntos de dicha superficie.
l
Corrosión por Corrientes Vagabundas (corrosáo por ematicas): Corrosión debida a corrientes erráticas que se escapan de instalaciones eléctricas. Estas son corrientes que penetran en el metal y lo corroen en el punto de salida hacia el medio.
l
l
l
l
brio cuando un metal reacciona con una solución acuosa de un determinado electrolito. Ductilidad (ductilidade): Capacidad que poseen los componentes de un sistema estructural de hacer incursiones alternantes en el dominio inelástico, sin pérdida apreciable de su capacidad resistente. .
Durabilidad (durabilidade): Término referido a una estructura, indica la vida en servicio remanente de la misma.
Eflorescencia
Sal soluble en agua exudada y depositada en el
exterior del hormigón.
Electrodo (eletrodo): Metal en contacto con un medio Electrodo de
de Cobre (eletrodo de
de cobre):
Electrodo formado por cobre en contacto con una solución de sulfato de cobre (generalmente saturada). Muy utilizado como electrodo de referencia en ensayos de campo en estudios de corrosión.
Estructura Elemento o conjunto de elementos que forman la parte resistente y sustentante de una construcción. Factor de Picadura
de picada): Relación entre la penetración de la
picadura más profunda y la penetración media calculada a partir de la pérdida de peso del material. Fatiga (fadiga): Fenómeno que ocasiona la fractura debido a la aplicación de esfuerzos fluctuantes, de valores inferiores al de la resistencia a la tracción del material.
Ficha de de antecedentes): Soporte de información que permite el almacenamiento de datos o historia patológica de la estructura. Fragilización por Hidrógeno por hidrogénio): Pérdida de ductilidad causada por la entrada de hidrogeno en el acero. Galvanización en Caliente a quente): Recubrimiento del acero por inmersión en un baño de cinc fundido.
algunos soportes o en los moldes, antes de colar el hormigón. Después que el hormigón ha adquirido suficiente resistencia los tendones se sueltan de sus anclajes temporales y de esta forma transmiten su esfuerzo al hormigón, generalmente por adherencia cerca de sus extremos. Humedad Critica (umidade de la humedad relativa por encima de la cual se hace patente la corrosión atmosférica del acero la cual, por encima de este umbral, aumenta de manera acentuada con el grado de humedad. Humedad Relativa (umidade relativa): La relación, expresada como porcentaje, entre la cantidad de vapor de agua presente en la atmósfera a una temperatura dada y la cantidad requerida para la saturación a la temperatura indicada. Impregnación del Hormigón do concreto): Incorporación de las moléculas de un líquido a los poros e intersticios del hormigón endurecido. Indicadores de Color: Sustancia química que se adiciona a un medio para indicar, por un cambio de color, si se ha alcanzado o no un nivel específico de pH.
Se utiliza, por ejemplo, para determinar carbonatación en hormigón.
con
material en forma de partículas y otros contaminantes.
Medio Marino (meio marinho): corrosivos son las partículas de
Entorno en el cual los principales factores que el viento dispersa.
Medio Rural (meio rural): Entorno que no posee contaminantes químicos fuertes pero puede contener polvos orgánicos e inorgánicos. Sus principales constituyentes son la humedad y gases como y Medio Urbano (meio urbano): Entorno que se caracteriza por la presencia de , polvo, gran cantidad de y otros contaminantes.
Membrana Orgánica: Estructura de forma laminar elaborada de componentes orgánicos que puede utilizarse para recubrir el hormigón. Metal Activo (metal ativo): Se refiere a la dirección negativa del potencial del electrodo. Metal que se está corroyendo o tiene tendencia a corroerse.
Un metal que normalmente se encuentra en la Metal Noble (metal naturaleza en su forma elemental. También se denominan así a aquellos metales o aleaciones que presentan muy baja tendencia a reaccionar en un medio
pH: Medida de la acidez o alcalinidad de una solución. En sentido estricto, es el Logaritmo del inverso de la actividad de iones hidrógeno en la solución: pH = log . El valor 7 de pH corresponde a solución neutra, los valores inferiores a medios ácidos y los superiores a medio alcalinos. Pila de Concentración (pilha de Pila de corrosión cuya diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo se debe a diferencias en la concentración de uno o más constituyentes electroquímicamente reactivos, como el oxigeno disuelto en el electrolito. Pintura: Mezcla líquida que aplicada sobre una superficie tiene la propiedad de formar una capa continua y de transformarse en película sólida. Polarización Variación del valor del potencial de un electrodo debido al paso de corriente, a consecuencia de efectos como transferencia de carga, transporte, transporte, reacción reacción química, química, etc. El potencial de un ánodo se desplaza hacia valores más positivos (más noble) y el de un cátodo hacia más negativo (más activo). Si esta variación es muy pequeña se dice que el electrodo no es polarizable.
fósiles de naturaleza silícica, como la diatomita. Red de Grietas de fissuras): Conjunto de grietas en forma de mallas poligonales a veces limitadas a la superficie del cuerpo. Repasivación Fenómeno constante en la recuperación al estado pasivo en toda la superficie de un metal que lo habían perdido localmente, corroiendose por picaduras. Resistencia Mecánica de un Hormigón cual se produce la rotura del hormigón.
mecanica): Tensión a la
Sales de Deshielo de descongelamento): Sales usadas con el fin de bajar o descender el punto de congelación del hielo. Semipila Sistema formado por un metal en contacto con un ele el e c tro tr o lito li to.. Entre Entre el metal metal y la la disol disolució uciónn se establec establecee una una diferen diferencia cia de potenc potencial, ial,
y la unión de dos semipilas da lugar a una pila.
Serie Electromotriz (serie Relación de especies químicas ordenadas según el valor de potenciales estándar.
l l l
l
l
Resistividad Eléctrica Diámetro d: Densidad del Metal Constante. Parámetro ecuación de Stern Espesor de Recubrimiento del Hormigón, Mínimo Efectivo DE: . Cambio de Potencial Porosidad Efectiva Di: Cambio de Densidad de corriente r
l
c:
Concentración Aluminato Tricálcico
,
l
Coeficiente de Difusión E: Potencial Er: Electrodo de Referencia Electrodo de Referencia de Constante de Faraday (96.500 Coulombios)
