Comprender los factores que afectan la durabilidad del hormigón es fundamental para determinar la vida útil de las estructuras. Hablemos de la durabilidad del hormigón.
A la hora de definir la durabilidad se consideran otros factores como la calidad del hormigón, la relación agua-cemento, etc. debe ser tomado en consideración. Clases de estructura Indicar claramente la fecha de vencimiento de cada tipo de estructura.
Los factores que afectan la durabilidad del concreto se enumeran a continuación.
- Alta humedad y lluvia
- resistencia a los rayos ultravioleta
- Resistencia química
- Exposición al agua de mar
- Resistencia al cloruro y a la corrosión del acero.
- Resistencia a los sulfatos
- Resistencia a la reacción álcali-sílice (AKR)
- carbonatación
- Resistencia a la abrasión
- Condiciones de carga moderada a pesada para concreto
- Resistencia a las heladas y al deshielo
- contenido de cemento
- Calidad de los agregados
- Calidad del agua
- Compactación de hormigón
- Tiempo de instalación después del llenado y formación de juntas frías.
- Tiempo de recuperación
- permeabilidad
- temperatura
- Defectos de construcción (panales, grietas, etc.)
La alta humedad y la lluvia afectan la durabilidad del hormigón.
La humedad es esencial para que el hormigón se endurezca. Los siguientes factores pueden considerarse los principales problemas relacionados con el efecto de la humedad.
- La humedad es esencial para que el concreto cure. Retener la humedad en el hormigón ayuda a que el cemento reaccione y aumenta la resistencia.
- Sin embargo, el exceso de agua en el hormigón puede aumentar la distancia entre los agregados. La evaporación de la humedad en el hormigón reduce la resistencia del hormigón porque no se endurece lo suficiente. La resistencia del hormigón puede disminuir significativamente e incluso caer hasta un 40%.
- Sin embargo, la retención prolongada puede causar problemas. Luego del proceso de hidratación del concreto, en un rango medio de humedad se puede presentar carbonatación del concreto, como se muestra en la siguiente figura. Por lo tanto, un rango de humedad muy bajo o muy alto puede ser aceptable en términos de durabilidad.
- Un rango alto de humedad con cloruro causará problemas ya que el cloruro puede filtrarse al concreto.
- La resistencia a la compresión La resistencia del hormigón disminuye con una humedad relativa alta, lo que genera problemas de durabilidad.
- Los niveles más altos de humedad en la superficie del hormigón provocan la formación de moho, hongos y bacterias. El crecimiento continuo puede afectar la resistencia del hormigón. Además, también puede causar problemas de salud.
- La humedad relativa influye en el valor del pH del hormigón. Puede comprometer la integridad del hormigón y de cualquier adhesivo o material de revestimiento que se le aplique.
La lluvia afecta al hormigón en dos etapas. El hormigón sin curar que se moja plantea un problema grave en lo que respecta a la durabilidad del hormigón, y el mojado y secado periódico continuo debido a la lluvia no se considera un factor muy riesgoso que afecte la durabilidad del hormigón.
- La lluvia afecta la relación agua-cemento de la zona húmeda. Esto crea hormigón con menor resistencia a la compresión.
- Además, reduce la durabilidad del hormigón y, en consecuencia, puede afectar a las armaduras del hormigón.
resistencia a los rayos ultravioleta
Las ondas ultravioleta de la radiación solar no dañan directamente el hormigón. Sin embargo, afectan a aplicaciones concretas. El pigmento concreto mantiene el color necesario para la apariencia estética.
Además, la aplicación de impregnaciones provocadas por la radiación ultravioleta provoca el deterioro del material.
Resistencia química
El hormigón es más resistente a los productos químicos que se encuentran en el medio ambiente. En un entorno natural, el hormigón sobrevive la mayor parte del tiempo sin sufrir daños.
Sin embargo, existen sustancias químicas nocivas que pueden reaccionar con el hormigón después de una exposición prolongada. Productos químicos como cloruros, sulfatos, bourbon, reacciones álcali-sílice, etc. puede afectar la durabilidad del hormigón armado. Estos efectos del hormigón se denominan ataques químicos .
Los cloruros y sulfatos se adhieren a las armaduras provocando corrosión y, en consecuencia, reduciendo significativamente la resistencia de la estructura. Carbonatación También es un proceso de descomposición del hormigón. Para obtener más información, consulte los artículos de este sitio.
En algún momento el hormigón se agrietará . Debido a este problema, los edificios no se podrán utilizar. En la etapa de diseño, se debe tener cuidado para minimizar el impacto sobre la durabilidad del concreto.
Exposición al agua de mar y durabilidad del hormigón.
El agua de mar es un ambiente corrosivo que afecta la durabilidad de la estructura. La estructura puede estar cerca del mar, sumergida en el mar o partes de la estructura pueden estar expuestas a maremotos.
Debido al espacio limitado y según los requisitos del proyecto, la construcción de estructuras marinas es inevitable. Durante las fases de planificación y construcción se deben tener los cuidados necesarios para proteger las estructuras de posibles riesgos.
Reducir la permeabilidad, proporcionar una cobertura adecuada, seleccionar la calidad adecuada del concreto según la clase de estructura y las condiciones de exposición, etc. deben tenerse en cuenta durante la planificación.
En la construcción se deberán utilizar mezclas de hormigón adecuadamente diseñadas y ensayadas para los puntos anteriores, respetando estrictas medidas de control de calidad.
Puede encontrar información sobre el cemento para uso en agua de mar en el sitio web haciendo clic aquí.
Resistencia al cloruro y a la corrosión del refuerzo.
Están adheridos y son más resistentes a los ataques de cloruros, aumentando la seguridad frente a la corrosión.
Los cloruros son comunes en ambientes marinos y cerca del mar. Por tanto, existe un alto riesgo de exposición al cloruro.
La permeabilidad del hormigón es uno de los principales factores que permite el transporte del cloruro de hierro hasta la armadura. Cuanto menor sea la permeabilidad, menor será el riesgo de corrosión de la armadura.
Además, el endurecimiento del hormigón afecta directamente a su permeabilidad. El control y aseguramiento de la calidad durante la fase de construcción tienen un impacto directo en la durabilidad de la estructura de hormigón.
Influencia de la resistencia a los sulfatos en la durabilidad del hormigón.
El ataque de sulfatos es uno de los métodos para dañar el hormigón. Este proceso puede iniciarse sin la influencia del medio ambiente o con el apoyo del medio ambiente. El aumento del volumen de hormigón provoca grietas.
- Generalmente, las tensiones relacionadas con los sulfatos se desarrollan en la superficie del concreto, lo que se denomina ataque externo de sulfatos.
- Se crea por la reacción de los sulfatos contenidos en el agua subterránea o en el suelo con la pasta de cemento del hormigón.
- Aunque el desgaste comienza en la superficie de contacto, progresa.
- La reacción química crea tensiones de tracción muy altas y provoca grietas y desintegración del hormigón.
- El hormigón poroso suele sufrir ataques más severos que el hormigón menos permeable.
- Continuar la sulfatación hasta que el sulfato pueda penetrar el concreto.
- Según ACI 318, se pueden considerar las siguientes áreas durante el diseño.
Irrelevante – Si el contenido de sulfato en el agua es inferior a 150 ppm (mg/l), no es necesaria ninguna restricción sobre el tipo de cemento.
Moderado – Si el contenido de sulfato en el agua está entre 150 y 1500 ppm, se debe utilizar cemento tipo II con aditivo puzolánico.
Difícil – Si el contenido de sulfato en el agua está entre 1.500 y 10.000 ppm se debe utilizar cemento tipo V y una relación aw/cm inferior a 0,45.
Muy grave – Si el contenido de sulfatos en el agua supera los 10.000 ppm se debe utilizar cemento tipo V con puzolana y un valor aw/cm inferior a 0,45. Además, el Código de Construcción ACI recomienda un F'C mínimo de 29 MPa (4250 psi) (Mehta y Monteiro, 2006).
Algunas otras fuentes de sulfato podrían estar conectadas.
- Agua de mar
- Oxidación de minerales de sulfuro en arcilla adyacente al hormigón.
- Actividad bacteriana en aguas residuales.
- Los sulfatos están presentes en los ladrillos y pueden liberarse gradualmente durante un largo período de tiempo, lo que resulta en ataques de sulfatos en el mortero, particularmente donde los sulfatos se concentran debido al movimiento de la humedad.
Resistencia a la reacción álcali-sílice
Las reacciones alcalinas-sílice son un problema de durabilidad del hormigón que se observa comúnmente en estructuras que retienen agua. Normalmente estas grietas aparecen después de un largo período de construcción.
La reacción se produce en presencia de álcali en el cemento, agregado reactivo en el hormigón, disponibilidad constante de humedad y después de alcanzar el nivel de calentamiento requerido.
Como resultado de la reacción, aparecen grietas en el hormigón y el patrón de grietas se parece a la siguiente imagen.
La reacción se puede evitar o minimizar mediante las siguientes medidas.
- El agregado se puede verificar para determinar la reactividad. Se debe evitar el uso de un generador.
- Utilice cemento con bajo contenido alcalino.
- Controlar la disponibilidad continua de agua para la reacción. Sin embargo, esto no es posible para estructuras como presas de hormigón, tuberías de desbordamiento, tanques de agua, etc.
- Controlar la temperatura ideal es una de las medidas que se pueden tomar para prevenir la reacción. Sin embargo, esto también es muy difícil de implementar en la vida real.
carbonatación
La carbonatación es una reacción del dióxido de carbono del medio ambiente con el hidróxido de calcio del hormigón. Esto crea carbonato de calcio y el valor del pH cae a 9. Esto hace que la capa de óxido alrededor del refuerzo se rompa y el refuerzo se vuelva susceptible a la corrosión.
La presencia de humedad es muy importante para la reacción. En ambientes secos, la carbonatación ocurre lentamente. Además, el dióxido de carbono penetra rápidamente en los poros del hormigón si la superficie del hormigón tiene muchos huecos.
La carbonatación se puede evitar o minimizar con las siguientes medidas
- La aplicación de recubrimientos anticarbonato evita la penetración de dióxido de carbono.
- Si se produce carbonatación y el refuerzo se corroe, se debe utilizar un procedimiento de reparación.
- Se debe aplicar pintura anticorrosión a la barra de refuerzo antes de poder continuar con la reparación del concreto.
Resistencia a la abrasión
La resistencia a la abrasión es la capacidad de resistir el desgaste provocado por el contacto con otra superficie.
El desgaste del hormigón depende de los siguientes factores.
- Resistencia del hormigón
- Además, aumentar el contenido de cemento y disminuir el contenido de agua mejora la resistencia a la abrasión.
- El uso de arena natural bien seleccionada mejora la abrasión
- El agregado grueso debe estar libre de arenisca blanda o piedra caliza blanda.
Si considera los puntos anteriores en la etapa de diseño, se mejorará la resistencia a la abrasión.
Condiciones de exposición moderada a severa del concreto
Existe un vínculo claro entre la durabilidad y las condiciones de carga de la estructura.
Por este motivo, siempre tenemos en cuenta la clase de exposición al seleccionar la cobertura del blindaje.
Una estructura puede estar expuesta a diferentes ambientes, como humedad y secado constantes, humedad y secado poco frecuentes, exposición al agua de mar, exposición a productos químicos, etc.
Dependiendo de la clase de exposición, se deben considerar factores para determinar los requisitos de durabilidad del concreto.
A medida que las condiciones de carga se vuelven más severas, tendrán un mayor impacto en la durabilidad de la estructura de concreto. Se requiere cuidado especial en condiciones de carga media a pesada.
Resistencia a las heladas y al deshielo
La congelación y el deshielo se producen debido a las fluctuaciones estacionales en el mundo. Las moléculas de agua del hormigón se congelan y el volumen aumenta un 9%. Esto crea tensiones de tracción que provocan grietas en el hormigón.
El efecto de congelación y descongelación se puede controlar controlando el aire atrapado en el hormigón.
Para obtener más información sobre congelación y trefilado, consulte el artículo Fisuración térmica en hormigón .
contenido de cemento
El contenido de cemento del hormigón afecta la durabilidad del hormigón de diferentes maneras.
- Al aumentar el contenido de cemento aumenta el calor de hidratación.
- Esto aumenta la temperatura máxima, el gradiente de temperatura y la diferencia de temperatura entre el núcleo y la superficie.
- Debido a las diferencias de temperatura y a los mayores gradientes de temperatura, se pueden observar grietas internas y superficiales.
- Un aumento de la temperatura central por encima de 70-75 grados centígrados puede provocar una formación retardada de etringita, lo que provoca el agrietamiento del hormigón.
- Sin embargo, se utiliza hormigón de mayor calidad porque es más duradero en términos de durabilidad que el hormigón de menor calidad. El aumento de calor provocado por la hidratación se puede controlar mediante varios métodos, como el uso de cenizas volantes, control del trazado del encofrado, etc.
- La reducción del contenido de cemento también puede convertirse en un problema debido a una menor procesabilidad.
- Además, la calidad del cemento utilizado en la mezcla también afecta la durabilidad del hormigón.
Calidad agregada
- Una fina capa de polvo sobre el agregado grueso y fino reduce la fuerza de adherencia
- Esto reduce la resistencia a la compresión del hormigón.
- Además, el polvo puede afectar la reacción química entre el agua y el cemento.
- Se debe revisar el agregado para detectar estos problemas antes de usarlo para mezclar concreto.
- Propiedades como las mecánicas y físicas tienen un impacto directo en la resistencia del hormigón.
- El artículo 30 pruebas de materiales de construcción proporciona instrucciones completas para seleccionar materiales de construcción.
Calidad del agua
- Cuanto mayor sea el contenido de agua de una mezcla de hormigón, mayor será la relación agua-cemento para el mismo contenido de cemento.
- Un aumento del contenido de humedad en el hormigón debido al exceso de agua provoca una reducción de la resistencia a la compresión del hormigón y provoca problemas de durabilidad.
- Asimismo, a medida que aumenta el contenido de agua, aumenta el contenido de impurezas como la sal en el hormigón.
- El agua contaminada perjudica el proceso de hidratación y las reacciones necesarias pueden retrasarse o dificultarse.
- El agua contaminada puede provocar corrosión en el refuerzo.
- Además, se comprueba el pH del agua para determinar la calidad del agua.
Compactación del hormigón sobre la durabilidad del hormigón
- El hormigón se compacta cuando se vierte para obtener mejores propiedades. Esto está directamente relacionado con la resistencia del hormigón, que a su vez es función directa de la durabilidad del hormigón.
- Mejora la resistencia a la abrasión y la durabilidad.
- Una compactación adecuada reduce la permeabilidad y, por lo tanto, minimiza la contracción y el comportamiento de fluencia.
- La compactación elimina el exceso de aire del hormigón.
- El hormigón bien compactado minimiza la formación de panales que provocan huecos en el hormigón y su superficie.
- Estos defectos permiten la entrada de humedad y aire y, como se mencionó anteriormente, causan problemas de durabilidad.
- Además, el hormigón mal compactado puede tener mayor porosidad que el hormigón adecuadamente compactado.
- La falta de compactación puede provocar fugas de agua desde las estructuras de retención de agua.
Tiempo de fraguado del concreto después del mezclado y formación de juntas frías.
El tiempo de fraguado inicial y final del hormigón son factores importantes que deben tenerse en cuenta durante la fase de construcción.
Todo el hormigón debe verterse y compactarse antes de que transcurra el tiempo de fraguado para que las reacciones de curado químico puedan comenzar sin interrupción.
Si se vierte el concreto después de que haya comenzado el período de fraguado inicial, se pueden formar juntas frías. Por eso, es muy importante prestar mucha atención al momento del hormigonado.
Generalmente, el tiempo de fraguado inicial para el concreto normal es de aproximadamente una hora. Sin embargo, el uso de aditivos en la construcción moderna ha aumentado o disminuido el tiempo de fraguado dependiendo de los requisitos del proyecto.
Una junta fría es un plano visualmente más débil, pero generalmente no representa un problema estructural. Puede provocar problemas de durabilidad debido al aumento de porosidad en las juntas. Debido a la débil conexión entre las dos piezas fundidas, pueden ocurrir fugas de agua en las estructuras de almacenamiento de agua, corrosión del refuerzo, etc.
Tiempo de curado en durabilidad del hormigón.
El curado del hormigón es muy importante por las siguientes razones.
- Es un proceso de control de la humedad en la superficie del concreto.
- Crea una microestructura densa y mejora la permeabilidad.
- El curado prolongado mejora la durabilidad
- El curado adecuado mejora la dureza de la superficie y permite que el concreto resista el desgaste y la abrasión de la superficie.
- Mejorar la permeabilidad mediante un postratamiento adecuado evita la penetración de productos químicos del agua. Aumenta la durabilidad y vida útil de la estructura de hormigón.
- De la figura anterior queda claro que el curado afecta la resistencia del hormigón y, en última instancia, su durabilidad.
Permeabilidad y durabilidad del hormigón.
- La permeabilidad afecta directamente la durabilidad ya que permite que la humedad se mueva.
- El movimiento de la humedad con productos químicos reactivos en un entorno hostil compromete la durabilidad.
- La carbonatación puede ocurrir debido a la porosidad del concreto. Una mayor permeabilidad significa que el aire tiene más espacio para moverse. El dióxido de carbono puede moverse y, en presencia de agua y dióxido de carbono, se produce carbonatación, lo que provoca la corrosión del refuerzo.
- Asimismo, la corrosión también puede afectar la durabilidad del hormigón de baja permeabilidad.
- La absorción de agua y su penetración en las secciones de hormigón debido a su baja permeabilidad provoca problemas de mantenimiento, como decoloración del color, formación de diversas bacterias, etc.
temperatura
La temperatura del hormigón y el ambiente están directamente relacionados e influyen en la durabilidad de las estructuras de hormigón desde el principio. A continuación se detallan algunos de los principales factores que se pueden destacar.
- La durabilidad del hormigón depende de numerosas propiedades de la forma del hormigón y de la pieza fundida.
- El aumento de temperatura provoca la formación de grietas en el hormigón en bruto, lo que provoca importantes problemas de durabilidad.
- Un aumento de la temperatura central del hormigón provoca problemas a corto plazo, como el agrietamiento, y también crea problemas a largo plazo, como la formación de etringita retardada, que provoca grietas internas en el hormigón debido a reacciones internas.
- Las fluctuaciones estacionales de temperatura aumentan las tensiones internas en el hormigón. Una estructura que no está diseñada adecuadamente teniendo en cuenta los factores necesarios y que no tiene suficientes juntas de expansión puede desarrollar grietas con el tiempo.
Los defectos de construcción afectan la durabilidad del hormigón
- Es responsabilidad del contratista realizar la construcción sin defectos y de acuerdo con métodos reconocidos de garantía y control de calidad.
- La falta de atención por parte de los contratistas perjudica la durabilidad del hormigón.
- Un curado deficiente o insuficiente provoca grietas en el hormigón
- Para hormigón grueso, la temperatura de instalación tiene una gran influencia ya que acelera el aumento de temperatura de la turba.
- Colocar hormigón a una temperatura superior a la especificada en el diseño puede provocar problemas de durabilidad, como grietas en el hormigón.
- Una compactación insuficiente o incorrecta del hormigón puede provocar la formación de panales en el hormigón. Esto también aumenta la cantidad de aire atrapado, lo que puede provocar problemas de durabilidad.
