Producción del vidrio
El Vidrio en la construcción
martes, 17 de marzo de 2009
Mamposteria- Producción ladrillos - cerámicos -Ejecución - Patologia de obras de Fabrica- falla de muros-
Producción Ladrillo cerámico
Mamposteria Estructural
Las unidades de manposteria, los materiales y requisitos se muestran en la siguiente presentación:
Mamposteria Materiales y Sistemas
En el siguiente video se pueden ver algunos ensayos sobre bloques de concreto:
La patologia de las obras de Fabrica
Patología de edificaciones obras de fabrica
La ejecución de muros debe hacerse siguiendo las recomendaciones
En la ejecución de mamposteria en ladrillo es necesario la ejecución con las carateristica del mortero para mamposteria:
El elemento constructivo muro
Cuando un elemento vertical se clasifica como muro, su desempeño ante cargas horizontales es similar al de una viga en voladizo, con los máximos momentos y las máximas cortantes en su base. De tal manera, los muros pueden fallar por flexión o por corte, dependiendo del modo dominante de falla, caracterizado por sus proporciones geométricas.
Sin embargo, el detallado del refuerzo y otras características de su diseño, pueden hacer que el muro falle por deslizamiento en la base o por pandeo, o por falla de su cimentación, antes de que puedan desarrollarse las tensiones últimas de su capacidad a flexión o a corte.
Se ilustran los diferentes modos de falla de un muro estructural que puede darse en cada modo de falla o en combinaciones segun el funcionamiento real de la estructura portante de la edificación:
Cuando un muro falla por flexión, la plastificación de un muro comienza en su base y se propaga hasta cierta altura a partir de lo cual se forma el mecanismo de colapso y el resto del muro trabaja rotando como un cuerpo rígido alrededor de la articulación plástica. La falla por flexión puede darse por cedencia del acero, que es lo preferible, o por compresión del concreto o la mampostería, que representa una falla frágil no deseable.
La falla por cortante puede darse por insuficiencia de refuerzo de corte, o por una combinación de falla por flexión y deslizamiento en la base. Las juntas de construcción mal concebidas o mal rea-lizadas pueden proporcionar una superficie de falla ideal para falla de corte.
Los muros son estructuras rígidas que generan grandes momentos de vuelco en su cimentación. Si la cimentación no se diseña o no se construye adecuadamente, el muro puede volcarse, inclusive halando cimentaciones profundas.
Por último, debido a su naturaleza, los muros son elementos esbeltos y, como tales, son susceptibles de fallar por pandeo, que es un tipo de falla elástica que puede ocurrir antes que se inicie la ruta de colapso del material
Mamposteria Estructural
Las unidades de manposteria, los materiales y requisitos se muestran en la siguiente presentación:
Mamposteria Materiales y Sistemas
En el siguiente video se pueden ver algunos ensayos sobre bloques de concreto:
La patologia de las obras de Fabrica
Patología de edificaciones obras de fabrica
La ejecución de muros debe hacerse siguiendo las recomendaciones
En la ejecución de mamposteria en ladrillo es necesario la ejecución con las carateristica del mortero para mamposteria:
El elemento constructivo muro
Cuando un elemento vertical se clasifica como muro, su desempeño ante cargas horizontales es similar al de una viga en voladizo, con los máximos momentos y las máximas cortantes en su base. De tal manera, los muros pueden fallar por flexión o por corte, dependiendo del modo dominante de falla, caracterizado por sus proporciones geométricas.
Sin embargo, el detallado del refuerzo y otras características de su diseño, pueden hacer que el muro falle por deslizamiento en la base o por pandeo, o por falla de su cimentación, antes de que puedan desarrollarse las tensiones últimas de su capacidad a flexión o a corte.
Se ilustran los diferentes modos de falla de un muro estructural que puede darse en cada modo de falla o en combinaciones segun el funcionamiento real de la estructura portante de la edificación:
Cuando un muro falla por flexión, la plastificación de un muro comienza en su base y se propaga hasta cierta altura a partir de lo cual se forma el mecanismo de colapso y el resto del muro trabaja rotando como un cuerpo rígido alrededor de la articulación plástica. La falla por flexión puede darse por cedencia del acero, que es lo preferible, o por compresión del concreto o la mampostería, que representa una falla frágil no deseable.
La falla por cortante puede darse por insuficiencia de refuerzo de corte, o por una combinación de falla por flexión y deslizamiento en la base. Las juntas de construcción mal concebidas o mal rea-lizadas pueden proporcionar una superficie de falla ideal para falla de corte.
Los muros son estructuras rígidas que generan grandes momentos de vuelco en su cimentación. Si la cimentación no se diseña o no se construye adecuadamente, el muro puede volcarse, inclusive halando cimentaciones profundas.
Por último, debido a su naturaleza, los muros son elementos esbeltos y, como tales, son susceptibles de fallar por pandeo, que es un tipo de falla elástica que puede ocurrir antes que se inicie la ruta de colapso del material
El Acero
La producción del acero,es una producción exigente que se tecnifica y para su estudio se reconoceran, sus etapas, sus materias primas, para ser utilizado como material estructural, con gran desempeño en la industria
Deformación elástica:Cuando una carga a tracción se aplica a una pro-beta de acero esta se torna levemente más larga, pero al retirar la carga la longitud retorna a su dimensión original.
Deformación plástica:La deformación permanece aún cuando se retira la carga.
Resistencia:Es la carga máxima soportada por una probeta sometida a tracción antes de romperse.
Resistencia a la fluencia:Es la capacidad del material de soportar la defor-mación plástica, es la carga límite a partir de la cual el comportamiento del material cambia del estado elástico al estado de deformación plástica.
Ductilidad:Se dice que un material es dúctil si tiene capacidad para de-formarse sin romperse. La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Gracias a esta propiedad, las estructuras de con-creto resultan económicas puesto que ellas se diseñan para que además de poseer suficiente capacidad resistente, tengan capacidad para disipar la energía de deformación que le impone la fuerza sísmica, mediante su flexibilidad dentro de ciertos límites que corresponden a su deformación. La ductilidad es por tanto seguridad, puesto que por ella se advierten las deformaciones antes del colapso.La ductilidad se consigue gracias al proceso de enfriamiento que se realiza desde el exterior al interior de la barra. La ductilidad se la considera como reserva de la capacidad resistente, y en ella se fundamenta la teoría del diseño plástico para construcciones sismorresistentes.
Dureza:Es la resistencia que presenta el acero a ser penetrado. Es variable dependiendo de la composición química del acero.
Tenacidad:Es la capacidad del acero para absorber energía en grandes cantidades.
Ensayo de composición química
Se trata de establecer la composición química o relación de elementos que conforman el material de las barras cuyos valores máximos de acuerdo con las Normas ASTM A 706 M son:
El carbono equivalente (CE) es un parámetro que expresa la soldabilidad, el cual no puede exceder 0.55%.
Zona A:Comportamiento elástico o de proporcionalidad. Se cumple que al retirar la carga, desaparece la deformación. La pendiente de la recta corresponde al Módulo de Elasticidad o de Young y es característico del material. El valor más alto del esfuerzo se denomina Límite de Fluencia (fy).
Aparecen dos zonas: la primera recta y la segunda curva y la transición en-tre ellas es el límite de proporcionalidad. Usualmente se estable un límite práctico señalando una deformación (0.2%, 0.1%, etc.) trazando una recta paralela al tramo recto.
Zona B:Punto de fluencia o lugar donde la varilla “cede” abruptamente sin incremento de carga. Tal fenómeno se presenta por causa de las im-purezas o elementos de aleación que impiden el deslizamiento de la red de cristales, creando un mecanismo que permite romper las dislocaciones
produciendo bruscamente la deformación.
Zona C:Deformaciones plásticas. Al retirar la carga se recupera parcial-mente la deformación.
Zona D:Se presenta una disminución de la sección recta por estricción con acumulación de deformación hasta la rotura de la probeta, por lo cual el esfuerzo muestra un descenso en la gráfica.
Masa por unidad de longitud
La masa por unidad de longitud de una barra de acero es la medida más adecuada para calcular el diámetro y por tanto el área de la sección trans-versal del elemento. Se acepta una tolerancia de hasta el (-) 6% sobre la masa nominal de la barra de refuerzo. Para las barras de refuerzo Diaco, se lista la masa nominal según la desiganación de la varilla:
Corrosión del acero del refuerzo
Fuente: http://www.imcyc.com/revistacyt/oct11/artingenieria.html
Para entender el fenómeno de la corrosión, es necesario conocer la naturaleza del mismo. Conozcamos la opinión del experto.
La ASTM define la corrosión como la “reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medioambiente, que produce un deterioro del material y de sus propiedades”. Para el acero de refuerzo en el concreto, la corrosión da como resultado la formación de óxido con de 2 a 4 veces más volumen que el acero original, con la correspondiente pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas, produciendo una reducción en la capacidad resistente del acero y consecuentemente del elemento de concreto armado.
El acero en el concreto reforzado aporta las propiedades de resistencia a la tensión tan necesarias en el concreto estructural, lo que evita el daño en estas estructuras, sujetas a cualquier nivel de esfuerzo que se genere por acciones de posible ocurrencia. Sin embargo, cuando el acero de refuerzo se corroe, este óxido provoca la pérdida de adherencia entre el acero de refuerzo y el concreto, produciéndose la exfoliación y la de laminación, hecho que podría afectar la estabilidad de la estructura, al reducirse el área del acero en su sección transversal y consecuentemente su capacidad resistente. Esta situación es especialmente importante en cables de alto límite elástico de elementos presforzados.
¿Qué produce la corrosión del acero de refuerzo?
Sin darnos cuenta, hablamos de la corrosión exclusivamente cuando nos referimos a estructuras de concreto reforzado; es natural si es el campo principal de nuestras actividades cotidianas. Sin embargo, la corrosión suele ser la eterna “compañera” de los metales, pudiendo estar presente en todos los lugares donde exista algún instrumento, mueble o equipo que contenga algún tipo de metal, sobre todo en las zonas donde el ambiente es agresivo, como puede ser, alguna zona marítima o industrial. Asimismo, en grandes ciudades como la Ciudad de México, donde no necesariamente el clima clasifica como agresivo, la lluvia ácida consecuente del CO2 medioambiental daña las edificaciones; lo que induce a que cada vez sea mayor la atención que se le debe poner en este fenómeno.
Reducción del contenido de agua: Se puede lograr utilizando aditivos reductores de agua y superplastificantes, mismos que deberán probarse previo a su uso.
Empleo de otras adiciones cementantes: Ceniza volante, humo de sílice, escorias de alto horno y puzolanas naturales.
Evitar el uso de materiales que contengan cloruros: agua, agregados, aditivos, etc.
EL ACERO ESTRUCTURAL
Fuente: Universidad nacional a distancia
Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.
A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable; en Colombia su mayor uso como material estructural ha correspondido a las varillas usadas en el concreto reforzado y a los perfiles livianos usados en estructuras de techos.
Solo a partir de 1991en Colombia con la Apertura Económica se han empezado a construir, de nuevo, edificios con perfilería de acero de alto peso, los cuales se habían dejado de construir en el país en los años sesenta. En 1967 sobre la carrera septima en Bogota a la altura del Museo Nacional se construyo el primer edificio en acero de veintiséis pisos.
Edificio Bavari Carrera 7a. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bavaria_Bogota.JPG
La industria de la construcción ha desarrollado diferentes formas de secciones y tipos de acero que se adaptan más eficientemente a las necesidades de la construcción de edificios.
secciones comerciales del acero estructural, tomado de White.
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construcción incluyen perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, [, , 0, usadas en edificios e instalaciones para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados y concreto preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas para el concreto reforzado; láminas plegadas usadas para techos y pisos. En Diaco se produce para la industria de la construcción y para apliacaciones industriales las siguientes:
Como el acero tiene propiedades prácticamente idénticas a tensión y compresión, por ello su resistencia se controla mediante el ensayo de probetas pequeñas a tensión. Los elementos de acero pueden unirse fácilmente, mediante soldadura, pernos o remaches.
Propiedades del acero:
Alargamiento:Alteración de la longitud por unidad de longitud original, generalmente expresada en porcentaje.
Alargamiento:Alteración de la longitud por unidad de longitud original, generalmente expresada en porcentaje.
Deformación elástica:Cuando una carga a tracción se aplica a una pro-beta de acero esta se torna levemente más larga, pero al retirar la carga la longitud retorna a su dimensión original.
Deformación plástica:La deformación permanece aún cuando se retira la carga.
Resistencia:Es la carga máxima soportada por una probeta sometida a tracción antes de romperse.
Resistencia a la fluencia:Es la capacidad del material de soportar la defor-mación plástica, es la carga límite a partir de la cual el comportamiento del material cambia del estado elástico al estado de deformación plástica.
Ductilidad:Se dice que un material es dúctil si tiene capacidad para de-formarse sin romperse. La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Gracias a esta propiedad, las estructuras de con-creto resultan económicas puesto que ellas se diseñan para que además de poseer suficiente capacidad resistente, tengan capacidad para disipar la energía de deformación que le impone la fuerza sísmica, mediante su flexibilidad dentro de ciertos límites que corresponden a su deformación. La ductilidad es por tanto seguridad, puesto que por ella se advierten las deformaciones antes del colapso.La ductilidad se consigue gracias al proceso de enfriamiento que se realiza desde el exterior al interior de la barra. La ductilidad se la considera como reserva de la capacidad resistente, y en ella se fundamenta la teoría del diseño plástico para construcciones sismorresistentes.
Dureza:Es la resistencia que presenta el acero a ser penetrado. Es variable dependiendo de la composición química del acero.
Tenacidad:Es la capacidad del acero para absorber energía en grandes cantidades.
Temperatura: Las propiedades mecánicas del acero se afectan de forma dramática por causa del fuego. El aumento de temperatura provoca un incremento de longitud que se expresa mediante la ecuación: aL= aa t L, en la que es el coeficiente de dilatación térmico (1.2 x 10-5.)
Los ensayos mediante los cuales se controla la calidad del acero de refuerzo son:
Ensayo de composición química
Se trata de establecer la composición química o relación de elementos que conforman el material de las barras cuyos valores máximos de acuerdo con las Normas ASTM A 706 M son:
El carbono equivalente (CE) es un parámetro que expresa la soldabilidad, el cual no puede exceder 0.55%.
Ensayo de tracción con probeta normalizada
Mediante esta prueba, se somete un trozo de varilla en la denominada Má-quina Universal a un esfuerzo de tracción creciente hasta producir la rotura de la varilla con lo cual se pueden establecer diversos aspectos tales como:
• Módulo de Elasticidad (E) : También denominado Límite de proporcio-nalidad, es la relación entre la carga y la deformación que ella produce. Usualmente, este valor identifica al material pero debe observarse que la relación solo es válida dentro del rango elástico del material.
• Coeficiente de Poissons con el cual se establece la proporción entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento transversal a la dirección de la fuerza.
• Limite de proporcionalidad o de fluencia: que corresponde al límite hasta el cual la deformación es proporcional a la carga aplicada (fy).
• Límite elástico (fy)
• Carga de rotura o resistencia a la tracción (fr)
• Alargamiento de rotura
• Estricción: magnitud de la reducción de la sección recta que se causa en la zona de rotura.
Mediante esta prueba, se somete un trozo de varilla en la denominada Má-quina Universal a un esfuerzo de tracción creciente hasta producir la rotura de la varilla con lo cual se pueden establecer diversos aspectos tales como:
• Módulo de Elasticidad (E) : También denominado Límite de proporcio-nalidad, es la relación entre la carga y la deformación que ella produce. Usualmente, este valor identifica al material pero debe observarse que la relación solo es válida dentro del rango elástico del material.
• Coeficiente de Poissons con el cual se establece la proporción entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento transversal a la dirección de la fuerza.
• Limite de proporcionalidad o de fluencia: que corresponde al límite hasta el cual la deformación es proporcional a la carga aplicada (fy).
• Límite elástico (fy)
• Carga de rotura o resistencia a la tracción (fr)
• Alargamiento de rotura
• Estricción: magnitud de la reducción de la sección recta que se causa en la zona de rotura.
Como resultado del ensayo se obtiene la curva esfuerzo-deformación, en la que se observan cuatro zonas de características muy definidas a saber:
En la Figura – Diagrama esfuerzo-deformación de una barra de acero, se identifican cuatro zonas:
Zona A:Comportamiento elástico o de proporcionalidad. Se cumple que al retirar la carga, desaparece la deformación. La pendiente de la recta corresponde al Módulo de Elasticidad o de Young y es característico del material. El valor más alto del esfuerzo se denomina Límite de Fluencia (fy).
Aparecen dos zonas: la primera recta y la segunda curva y la transición en-tre ellas es el límite de proporcionalidad. Usualmente se estable un límite práctico señalando una deformación (0.2%, 0.1%, etc.) trazando una recta paralela al tramo recto.
Zona B:Punto de fluencia o lugar donde la varilla “cede” abruptamente sin incremento de carga. Tal fenómeno se presenta por causa de las im-purezas o elementos de aleación que impiden el deslizamiento de la red de cristales, creando un mecanismo que permite romper las dislocaciones
produciendo bruscamente la deformación.
Zona C:Deformaciones plásticas. Al retirar la carga se recupera parcial-mente la deformación.
Zona D:Se presenta una disminución de la sección recta por estricción con acumulación de deformación hasta la rotura de la probeta, por lo cual el esfuerzo muestra un descenso en la gráfica.
Al finalizar el ensayo se determina la carga de rotura, carga última o re-sistencia a la tracción; la máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial, el alargamiento (%) y la estricción en la zona de la rotura.
Masa por unidad de longitud
La masa por unidad de longitud de una barra de acero es la medida más adecuada para calcular el diámetro y por tanto el área de la sección trans-versal del elemento. Se acepta una tolerancia de hasta el (-) 6% sobre la masa nominal de la barra de refuerzo. Para las barras de refuerzo Diaco, se lista la masa nominal según la desiganación de la varilla:
Es importante para el acero el concepto de fatiga:
La “fatiga” puede reducir la resistencia del acero a largo plazo, cuando se lo somete a gran número de cambios de esfuerzos y aún fallarlo frágilmente, por lo que en estos casos deben limitarse los esfuerzos máximos. El acero más comúnmente usado es el denominado A-36, que tiene un un punto fluencia de 36000 psi (2530 kgf/cm2), aunque modernamente la tendencia es hacia un acero de resistencia superior, el A-572 de punto de fluencia de 50.000 psi.
Las características estructurales del acero estrucutral tipo A-36 se pueden apreciar en las curvas “esfuerzo-deformación unitaria” a tensión, mostradas. En ella se muestran, también, los aceros estructurales A572 y A-36 fabricados por Acerías de Caldas (ACASA) en la región.
Figura curvas esfuerzo-deformación en aceros estructurales, adaptada de White,
En la figura se pueden ver varias zonas:
Un comportamiento elástico hasta un esfuerzo alto. Se aplican las relaciones lineales entre el esfuerzo y la deformación, definidas por la Teoría de la Elasticidad. Los parámetros básicos son el Esfuerzo de Fluencia (fy) y la deformación unitaria de fluencia (Ey).
Una zona de comportamiento plástico, en la cual el esfuerzo permanece prácticamente constante, pero aumenta continuamente la deformación unitaria.
Un punto de falla o de ruptura. La deformación unitaria en la falla es de 0,20 (curva inferior de la figura) para el acero estructural usado corrientemente en la construcción de estructuras.
Los aceros de "alta resistencia" como los usados para los cables de preesforzado (fig.2.9 parte alta) y aceros especiales, no presentan la fluencia definida que se muestra en la figura para los aceros tipo A-36 (curva inferior de la figura), ni tienen el grado de ductilidad del acero estructural. En ellos, el esfuerzo de fluencia no se presenta tan claro como en los tipo A-36 y debe definirse. El acero para preesforzado tiene la resistencia más alta de las mostradas: fpu = 240 ksi (240.000 psi = 17.500 kgf/cm2). Su comportamiento puede compararse con el de los plásticos reforzados con fibras (FRP) que se muestra en la figura 2.22 de este capítulo.
La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Esta es una cualidad muy importante en el acero como material estructural y es la base de los métodos de diseño plástico. Permite, que la estructura absorba grandes cantidades de energía por deformación, circunstancia muy importante en zonas sísmicas, en las cuales es necesario que la estructura libere la energía introducida en su base por los terremotos.
El Módulo de Elasticidad es prácticamente independiente del tipo de acero está alrededor de 2000000 kgf/cm2.
Fuente: http://www.imcyc.com/revistacyt/oct11/artingenieria.html
La ASTM define la corrosión como la “reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medioambiente, que produce un deterioro del material y de sus propiedades”. Para el acero de refuerzo en el concreto, la corrosión da como resultado la formación de óxido con de 2 a 4 veces más volumen que el acero original, con la correspondiente pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas, produciendo una reducción en la capacidad resistente del acero y consecuentemente del elemento de concreto armado.
¿Porque la corrosión del acero de refuerzo es una preocupación?
El acero en el concreto reforzado aporta las propiedades de resistencia a la tensión tan necesarias en el concreto estructural, lo que evita el daño en estas estructuras, sujetas a cualquier nivel de esfuerzo que se genere por acciones de posible ocurrencia. Sin embargo, cuando el acero de refuerzo se corroe, este óxido provoca la pérdida de adherencia entre el acero de refuerzo y el concreto, produciéndose la exfoliación y la de laminación, hecho que podría afectar la estabilidad de la estructura, al reducirse el área del acero en su sección transversal y consecuentemente su capacidad resistente. Esta situación es especialmente importante en cables de alto límite elástico de elementos presforzados.
Las pérdidas económicas causadas por la corrosión del acero de refuerzo en las estructuras de concreto se calculan en billones de dólares por año, únicamente en los Estados Unidos en que la Administración Federal de Caminos ha evaluado en 200 millones de dólares el costo anual de reparación de puentes en el sistema inter-estatal, monto que se cuadriplica al considerar todos los puentes existentes en el país. Por otra parte, la Agencia de Protección del Ambiente (EPA), con sede en los Estados Unidos de Norteamérica, indica que el costo total por reparación de la red vial deteriorada por corrosión, originada por el empleo de sales de deshielo, es de aproximadamente 500 millones de dólares al año.
¿Qué produce la corrosión del acero de refuerzo?
Las causas más frecuentes por las que se produce la corrosión del acero de refuerzo son: la carbonatación del concreto, el ataque de cloruros y de sulfatos, y la acción de medioambientes agresivos.
Clasificación de los procesos de corrosión
La corrosión se puede clasificar según su morfología o según el medio en que se desarrolla
Clasificación según la forma
Cuando se quieren evaluar los daños producidos por la corrosión resulta conveniente la clasificación según la forma, presentada como se puede ver en la Figura. En uniforme y localizada.
En la corrosión uniforme el ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica, y la penetración media es igual en todos los puntos. Esta es la forma más benigna de corrosión pues permite calcular fácilmente la vida útil de los materiales corroídos.
La corrosión en placas incluye los casos intermedios entre la corrosión uniforme y la corrosión localizada. En este caso el ataque se extiende más en algunas zonas; pero se presenta aún como un ataque general. Respecto a la corrosión por picado se refiere a que el ataque se localiza en puntos aislados de superficies metálicas pasivas, propagándose hacia el interior del metal en forma de canales cilíndricos. Tanto este tipo de ataque, como el intergranular y el fisurante, son las formas más peligrosas bajo las cuales se puede presentar la corrosión.
En los concretos con superficies sometidas a procesos de humedecimiento y secado en donde exista ataque externo de cloruro, se puede presentar un enriquecimiento de los cloruros al interior de la masa de concreto. En general, durante el humedecimiento el agua que penetra por succión capilar deposita los cloruros, y durante el secado el agua se evapora permitiendo un nuevo ciclo con un posterior humedecimiento.
Sin darnos cuenta, hablamos de la corrosión exclusivamente cuando nos referimos a estructuras de concreto reforzado; es natural si es el campo principal de nuestras actividades cotidianas. Sin embargo, la corrosión suele ser la eterna “compañera” de los metales, pudiendo estar presente en todos los lugares donde exista algún instrumento, mueble o equipo que contenga algún tipo de metal, sobre todo en las zonas donde el ambiente es agresivo, como puede ser, alguna zona marítima o industrial. Asimismo, en grandes ciudades como la Ciudad de México, donde no necesariamente el clima clasifica como agresivo, la lluvia ácida consecuente del CO2 medioambiental daña las edificaciones; lo que induce a que cada vez sea mayor la atención que se le debe poner en este fenómeno.
Cuando hablamos de corrosión en el acero de refuerzo, casi todos lo asociamos principalmente a la baja del pH del concreto; pero para entender mejor este fenómeno, debemos recordar que el pH es simplemente el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. Este concepto sugiere que un pH de 7 indica que se tiene 10-7 iones gramo de hidrógeno por litro de solución, lo que corresponde a una solución neutra, mientras que un pH de 0 representa una solución muy ácida y uno de 14 una muy alcalina.
El diagrama de Pourbaix (Fig. 2) para el sistema Fe–H2O, permite visualizar que a potenciales más positivos que –0.6 volts y pH menor a nueve, los iones ferrosos son la sustancia estable, por lo que el fierro deberá corroerse en estas condiciones suministrando iones Fe2+. En otras regiones del diagrama se puede advertir que la corrosión del fierro produce iones férricos, hidróxido ferroso, y en condiciones muy alcalinas iones complejos de fierro.
En el caso del concreto reforzado, se ha comprobado que en el estado natural del concreto con un pH de aproximadamente 12 (alcalino), el acero de refuerzo mantiene su capa de pasivasión y en consecuencia queda protegido. Si el concreto cambia el pH y llega al rango de 10, la capa protectora del acero se pierde e inicia el proceso de corrosión.
La corrosión es un proceso espontáneo de destrucción que experimentan los metales en contacto con el medioambiente, convirtiéndose en óxidos, lo que produce un gradual deterioro de ellos. En los metales, la corrosión es un proceso permanente; ya que estos siempre están en contacto con el agua, el oxígeno del aire y en estos últimos años, con la lluvia ácida, que son los agentes que principalmente influyen en el desarrollo de la corrosión. Al mismo tiempo, en las zonas costeras el problema se intensifica debido al ambiente salino.
La forma de corrosión más común y destructiva desde el punto de vista económico, es la oxidación del hierro. Este problema significa un derroche de energía y de dinero; lo que se evidencia en el hecho de que en el mundo se gastan anualmente millones de dólares en la protección y reposición de los materiales de las estructuras corroídas. Para minimizar el problema de la corrosión, una de las vías es proteger los metales con pinturas anticorrosivas o estructuras de hierro galvanizadas, estañadas o bien agregar a la estructura, ánodos de sacrificio de magnesio.
La corrosión de los metales, y en particular del fierro, es un proceso electroquímico en el cual el elemento que contiene el metal que se corroe presenta zonas anódicas y catódicas; en que el hierro, en presencia de humedad, se oxida al entrar en contacto con el oxígeno del aire, dando como resultado un producto color café que carece de las propiedades estructurales del hierro metálico. El producto de referencia se conoce como óxido de hierro hidratado o herrumbre. En general los factores que desencadenan la corrosión del acero de refuerzo son:
• Dosificación del concreto: En general debe ser sólido, compacto, homogéneo, resistente y poco poroso;
• Espesor del recubrimiento: Dependerá del ambiente. A mayor agresividad ambiental, mayor deberá ser el recubrimiento;
• Humedad ambiental: Debe controlarse la capilaridad. Cabe decir que en presencia de cloruros el proceso es más complejo por el carácter higroscópico del mismo (Fig.3).
• Temperatura: El incremento de ésta propicia la movilidad de las moléculas, facilitando el transporte de sustancias. Su disminución puede dar lugar a condensaciones no deseadas.
• Estado superficial del acero.
• Corrientes erráticas: Son las que abandonan sus “circuitos naturales” y circulan por la estructura;
• Contacto galvánico: Dado entre dos metales (Fig. 4).
• Acción de sustancias despasivantes: Por ejemplo, los cloruros y los sulfatos.
• Carbonatación en el concreto: El dióxido de carbono de la atmósfera reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del concreto, dando lugar a la neutralización y a la reducción abrupta del pH del concreto;
• Lixiviación por aguas puras: Éstas disuelven el hidróxido de calcio del concreto y destruyen los restantes componentes del mismo.
• Coqueras y fisuras: Permiten el acceso de los agentes agresivos.
• Dosificación del concreto: En general debe ser sólido, compacto, homogéneo, resistente y poco poroso;
• Espesor del recubrimiento: Dependerá del ambiente. A mayor agresividad ambiental, mayor deberá ser el recubrimiento;
• Humedad ambiental: Debe controlarse la capilaridad. Cabe decir que en presencia de cloruros el proceso es más complejo por el carácter higroscópico del mismo (Fig.3).
• Temperatura: El incremento de ésta propicia la movilidad de las moléculas, facilitando el transporte de sustancias. Su disminución puede dar lugar a condensaciones no deseadas.
• Estado superficial del acero.
• Corrientes erráticas: Son las que abandonan sus “circuitos naturales” y circulan por la estructura;
• Contacto galvánico: Dado entre dos metales (Fig. 4).
• Acción de sustancias despasivantes: Por ejemplo, los cloruros y los sulfatos.
• Carbonatación en el concreto: El dióxido de carbono de la atmósfera reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del concreto, dando lugar a la neutralización y a la reducción abrupta del pH del concreto;
• Lixiviación por aguas puras: Éstas disuelven el hidróxido de calcio del concreto y destruyen los restantes componentes del mismo.
• Coqueras y fisuras: Permiten el acceso de los agentes agresivos.
¿Cómo disminuir los riesgos de corrosión en las estructuras de concreto reforzado?
Tal y como se ha referido, existen factores naturales que provocan la corrosión del acero de refuerzo; sin embargo, existen prácticas recomendables que permiten proporcionar a las estructuras mejores defensas, de forma que estas tengan un mejor desempeño ante las embestidas de los agentes agresores y consecuentemente tengan una mayor durabilidad. A continuación se refieren y describen brevemente algunas de estas prácticas.
Control de calidad en la fabricación de estructuras de concreto: Implica buenas prácticas desde el diseño; consideraciones de servicio y de uso a las que estará sometida la estructura (Clasificación del medio ambiente); selección adecuada de los materiales con los que se fabricará el concreto; control en la fabricación, el transporte, la colocación, y sobre todo un curado eficiente, oportuno y adecuado de la estructura.
Recubrimiento suficiente como protección del acero de refuerzo: Irán de acuerdo a las recomendaciones que señalan tanto el ACI 318 como cualquier otro reglamento vigente, en donde claramente se especifican los recubrimientos mínimos que deben tener los armados de las estructuras, en función del tipo de estructura y de las condiciones de servicio (Fig. 5).
Baja relación agua-material cementante: Su práctica sirve para asegurar que se logren estructuras más durables. Una relación de 0.50 permite que la estructura tenga un mejor comportamiento a la carbonatación, y una de 0.40 ante la agresión de cloruros.
Cantidad suficiente de cemento: Dependerá del uso de la estructura y de las condiciones de servicio. Es común que se señale que un concreto elaborado con al menos 300 Kg de cemento por m3, tendrá un mejor comportamiento.
Reducción del contenido de agua: Se puede lograr utilizando aditivos reductores de agua y superplastificantes, mismos que deberán probarse previo a su uso.
Empleo de otras adiciones cementantes: Ceniza volante, humo de sílice, escorias de alto horno y puzolanas naturales.
Evitar el uso de materiales que contengan cloruros: agua, agregados, aditivos, etc.
martes, 10 de marzo de 2009
Mamposteria en arcilla y concreto Muretes Ensayos
La ejecución de muros debe hacerse siguiendo las recomendaciones
En la ejecución de mamposteria en ladrillo es necesario la ejecución con las carateristica del mortero para mamposteria:
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