Procesos físicos, químicos y biológicos Miguel A. Fernández Prada Curso de Construcción de...
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Procesos físicos, químicos y biológicos
Miguel A. Fernández Prada
Curso de Construcción de Obras en Hormigón
Valencia, octubre-noviembre 2011
GENERALITAT
VALENCIANA
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
ÍNDICE DE LA LECCIÓN
Procesos Físicos Fisuración Ciclos hielo-deshielo Erosión
Procesos químicos Condiciones y factores Procedencia de agentes agresivos externos Tipos de reacción química Reacciones de disolución Reacciones expansivas
Procesos biológicos
Procesos Físicos Fisuración Ciclos hielo-deshielo Erosión
Procesos químicos Condiciones y factores Procedencia de agentes agresivos externos Tipos de reacción química Reacciones de disolución Reacciones expansivas
Procesos biológicos
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
MECANISMOS QUE ORIGINAN DEFORMACIONES
Movimientos generados en el interior del hormigón
Causan fisuración si el movimiento está impedido
La coacción puede ser global o local (una armadura)
Ejemplos:
•Retracción por secado
•Expansión o contracción térmicas
•Asentamiento plástico
Expansión del material embebido en el hormigón
Por ejemplo la corrosión de armaduras o la reacción árido-álcali
Condiciones impuestas
Asientos diferenciales
Cargas
✎ Causas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Anteriores al endurecimiento
Plásticas
Movimientos durante ejecución
Heladas tempranas
Químicas
Físicas
Térmicas
Estructurales
Retracción plásticaAsentamiento plástico
Movimiento del encofradoMovimiento de la sub-base
Áridos con retracciónRetracción de secadoAfogarado
Corrosión del aceroReacción árido-álcaliCarbonatación del cemento
Ciclos hielo-deshieloVariaciones térmicas estacionalesContracción térmica temprana
Sobrecarga accidentalFluenciaCargas de cálculo
Posteriores al endurecimiento
✎ Clasificación
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Contracción térmica temprana
Corrosión
Retracción plástica
Asentamiento plástico
Retracción de secado
Reacción árido-álcali
Cargas
1 hora 1 día 1 semana 1 mes 1 año 50 años
✎ Temporalización
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Asentamiento plásticoOrigen Exceso de exudaciónSoluciones Reducir exudación o revibrarEdad De 10 minutos a 3horas
ASENTAMIENTO PLÁSTICO
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Fisuración longitudinal siguiendo la armadura (losas o vigas)
Exudación
Asiento del hormigón
Desplazamiento de agua de amasado a la superficie
Coacción de las armaduras o encofrados
Fisuración marcando los estribos (pilares)
Fisuración horizontal por escasa separación entre armaduras. LAMINACIÓN.
Combinado con hielo o corrosión riesgo de desprendimiento del recubrimiento
✎ Fisuras intrínsecas ASENTAMIENTO PLÁSTICO
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Retracción plástica
OrigenSecado rápido (E)
Barras cerca de la superficie (F)Soluciones Cuidar el curado las primeras horasEdad De 30 minutos a 6 horas
RETRACCIÓN PLÁSTICA
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
RETRACCIÓN PLÁSTICASe produce cuando la pérdida de agua por evaporación excede la
cantidad de agua aportada por exudación
Activación de fuerzas capilares Disminución de volumen
Posible coacción por parte del árido grueso o las armaduras
La resistencia a la tracción es aún muy débil
Propio de elementos superficiales (losas)
Fisuras preferentemente superficiales (2 a 3 mm en superficie)
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Origen térmico
OrigenGradientes térmicos a edades tempranas (G)Altos gradientes de temperatura (H)
Soluciones Reducir calor / aislarEdad De 1 día a 2-3 semanas
TÉRMICAS
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
TÉRMICASGradiente térmico por calor de hidratación durante el fraguado
t1
A’
t0
fisura
A A
A’
temperaturas
t1
t0A
A’
tensiones
compresiones
tracciones
Línea de tensión nula
Se suelen producir en elementos de cierto espesor
Se trata de fisuras superficiales “en mapa”
Normalmente tienen pocos mm o cm de profundidad
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
TÉRMICAS
Movimientos térmicos a edades tempranas
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
TÉRMICAS
T2
T1
fisuras
Variaciones térmicas en servicio
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Retracción a largo plazo
OrigenJuntas ineficaces.Retracción excesiva (curado ineficaz)
Soluciones Mejorar curado. Reducir contenido de aguaEdad Varias semanas. Varios meses
RETRACCIÓN A LARGO PLAZO
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
RETRACCIÓN A LARGO PLAZO
Disminución de volumen provocada por la desecación
Generación de tensiones por coacciones o condiciones de apoyo
Condiciones de secado variables con la profundidad:
RETRACCIÓN DIFERENCIAL
Fisuración superficial similar a la generada por variaciones térmicas
La mayor parte de las deformaciones por retracción se producen a edades tempranas (semanas o algunos meses)
Descensos de humedad relativa aumentan las deformaciones por retracción
Aumentos de humedad relativa puede revertir el proceso y producirse cierto aumento de volumen
Estos movimientos pueden ser causa de movimientos a largo plazo con desarrollos de fisuras a cualquier edad de la estructura.
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Afogarado
OrigenEncofrado impermeable (J)
Exceso de fratasado (K)Soluciones Mejorar curado y acabadoEdad De 1 a 7 días
AFOGARADO
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Corrosión de armaduras
OrigenFalta de recubrimiento (L)
Exceso de cloruro cálcico (M)Soluciones Corregir defectos señaladosEdad Más de 2 años
CORROSIÓN DE ARMADURAS
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
Tipo de fisura Reacción árido-álcaliOrigen Áridos reactivosSoluciones Corregir defectos señaladosEdad Más de 5 años
REACCIÓN ÁRIDO-ÁLCALI
✎ Fisuras intrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
FISURAS ESTRUCTURALES
Producidas por la actuación de cargas directas
Con las armaduras resultantes de un correcto armado en condiciones de rotura y los recubrimientos adecuados, la fisuración será relativamente pequeña bajo cargas de servicio (menor que 0’5 mm)
Por el contrario, fisuras muy abiertas suelen indicar fallos de diseño, errores de cálculo o haber infravalorado o despreciado alguna posible combinación de cargas (p.e., los asientos diferenciales)
Más habitual suele ser la aparición de fisuras por efectos locales
Fisuración debida a tensiones de adherencia
Posible fallo por longitud de anclaje escasa
Anclaje de armadura activa
Fisuración producida por cargas concentradas
Ausencia o escasez de armadura de difusión
✎ Fisuras extrínsecas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
GEOMETRÍA DE LA ESTRUCTURA
Los cambios bruscos tanto de cantos como de sección transversal favorecen la fisuración por asentamientos plásticos (losas nervadas, secciones en cajón o losas alveoladas)
La fisuración por variaciones térmicas o retracción está condicionada por el grado de coacción tanto externa como interna
COMPOSICIÓN DEL HORMIGÓN Influye, principalmente sobre las fisuras por asentamiento o retracción
plástica (dependientes de la exudación)
Para reducir la exudación:
Selección adecuada de la granulometría de los áridos
Elección de cementos de adición
Utilizar plastificantes
✎ Parámetros que intervienen en la fisuración
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
DISPOSICIÓN DE ARMADURASLas armaduras (los estribos en las vigas) suelen determinar el inicio de
fisuras, tanto intrínsecas (por asentamiento o retracción plástica) como extrínsecas
Las disposición de fisuras alineadas con las armaduras favorece ciertos procesos agresivos (corrosión)
La fisuración puede sobrevenir por la existencia de fuertes cargas concentradas relacionadas con la disposición de armaduras:
Zonas de doblado de armaduras con pequeños radios
En los puntos de corte de las armaduras
En la zona de solapos
Por escasez de longitudes de anclaje
En la zona de anclaje de armaduras activas
Factores condicionantes son el recubrimiento y las separaciones entre armaduras
✎ Parámetros que intervienen en la fisuración
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSFisuración
EJECUCIÓN Y CURADOLa ejecución determina la homogeneidad y uniformidad del hormigón y la
correcta ubicación de las armaduras
Una correcta puesta en obra garantiza la obtención de valores adecuados para los parámetros básicos de durabilidad :
Recubrimiento de las armadura
Calidad de la capa superficial del hormigón
La fisuración que aparece durante el proceso de ejecución es causa principal para favorecer el desarrollo de procesos agresivos que dependen del contacto con el agua u otras substancias agresivas
✎ Parámetros que intervienen en la fisuración
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
EN CONDICIONES DE SATURACIÓN TOTAL
Aumento del volumen de agua (9%)
Generación de tensiones
Abertura de fisuras
Fisura
✎ Mecanismos de deterioro
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
Distinta temperatura de congelación
Existencia de agua congelada y agua líquida
Aumento de la presión osmótica por difusión de sales
Transporte de agua:
Hacia el exterior (evaporación)
Hacia otras zonas
SATURACIÓN LOCAL CIRCULACIÓN IRREVERSIBLE
Riesgo añadido en ciclos hielo-deshielo y aporte externa de humedad
Aparición de nuevas fisuras Nuevas vías de entrada de agua
Hormigón saturado
✎ Mecanismos de deterioro EN CONDICIONES DE SATURACIÓN PARCIAL
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
Factores
CONTENIDO MÁXIMO DE HUMEDAD PARA QUE NO SE PROVOQUE DETERIORO POR
CONGELACIÓN
Edad del hormigón
Distribución de poros (incluso aire ocluido artificialmente)
Condiciones ambientales
Velocidad de enfriamiento
Existencia de ciclos alternativos de hielo-deshielo
Posibilidades de desecación entre ciclos
SEGÚN C.E.B. G.C.S.=85%
✎ Grado crítico de saturación
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
Disminución de la temperatura de congelación
FUSIÓN del hielo superficial
Aporte exterior de energía
CALOR
Enfriamiento de la capa superficial
Aparición de tensiones superficiales
Congelación del agua en la capa superficial
Difusión de sales hacia el interior
Def
orm
ació
n de
l hor
mig
ón
Profundidad
✎ Utilización de fundentes
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
SITUACIÓN TRAS APORTAR FUNDENTES
Capa helada
Agua
Capa helada
Temperatura ºC 0
Pro
fund
idad
Temperatura del hormigón
Conc
entra
ción
de
sale
s fu
nden
tes
Capa helada
Capa helada
Temperatura ºC 0
Pro
fund
idad
Punto de congelación
Temperatura del hormigón
Conc
entra
ción
de
sale
s fu
nden
tes
Expansión de la capa intermedia impedida
Degradación por exfoliación de escamas superficiales
Punto de congelación
BAJADA DE TEMPERATURA
RIESGO GRAVE DE CORROSIÓN
✎ Utilización de fundentes
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
Tamaño de poros más uniforme
La susceptibilidad a la helada se mide por la absorción
RANGO DE TEMPERATURAS DE HELADAS MENOR
Árido de alta absorción RIESGOS
Aumento de volumen del árido
El árido absorbe el agua
Se expande
Destrucción de la pasta de cemento
Desprendimientos y microfisuras
✎ Influencia de los áridos
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
COMPOSICIÓN DEL HORMIGÓNPresencia de aire ocluido
Cuando existe aire ocluido la pérdida de peso es un 10-20% de la correspondiente al mismo hormigón sin aire ocluido
Es muy importante el espaciamiento entre burbujas, que debe ser menor de 0’2 mm para que sea eficaz
Si se disminuye la fracción de árido grueso hay que aumentar el contenido de cemento y aire ocluido
Relación a/c y contenido de cementoP
érdi
da r
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de
peso
(%
)
a/c
✎ Factores principales
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
CONDICIONES AMBIENTALES
La existencia de desecaciones (incluso ligeras) antes de la helada es un factor determinante
Si hay desecación no importa mucho la relación a/c ni el contenido de aire ocluido
La evaporación es posible incluso con humedades relativas en el ambiente del 97%
La influencia de la dosificación sólo es relevante en condiciones de saturación del hormigón
Pér
dida
rel
ativ
a de
pes
o (%
)
Secado previocon sin
H.R. 97%
Pér
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rel
ativ
a de
pes
o (%
)Secado previocon sin
Saturación
✎ Factores principales
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
EDAD DEL HORMIGÓN
A mayor edad
Más agua hidratada
Más resistencia
Más huecos MAYOR RESISTENCIA A LA HELADA
Resistencia mínima del hormigón de 5 MPa para evitar daños por heladas prematuras
En hormigones convencionales (30 MPa) de endurecimiento normal, se alcanzan 5 MPa en 1 ó 2 días
Pér
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rel
ativ
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pe
so (
%)
Edad (días)1 3 28
✎ Factores principales
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
ACI
Recomendaciones para hormigones expuestos a combinación de humedad y heladas cíclicas:
Diseño de la estructura para minimizar la exposición a la humedad
Baja relación agua/cemento
Oclusión de aire adecuada
Materiales de calidad
Curado adecuado antes del primer ciclo de congelación
Impedir la saturación: Evitar superficies horizontales
Drenaje adecuado para evitar circulación de agua indiscriminada
Relaciones a/c en hormigones normales no superiores a: Secciones delgadas y hormigones expuestos a sales de deshielo: 0,45
Resto de estructuras: 0,5
✎ Medidas de prevención
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSCiclos hielo-deshielo
DINÁridos resistentes
Hormigones impermeables: Elementos de espesor entre 10 y 40 cm profundidad de penetración
no mayor de 50 mm
Relación a/c no mayor de 0,6
CEBEn caso de heladas en ambiente seco
Relación a/c inferior a 0,6
Cemento mínimo 270 kg/m3
En caso de heladas con ambiente muy húmedo Relación a/c inferior a 0,55
Cemento mínimo 370 kg/m3
Adición de aire ocluido
Cantidad de aire ocluido En función de la severidad del ataque (3,5 en Europa Central - 5,5%
en Europa septentrional)
Con ataques severos no menos del 5%
Sí el TMA es menor del 32 aumentar el aire ocluido
✎ Medidas de prevención
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
ABRASIÓNDeterioro producido por desgaste de la superficie del hormigón
Causas
Tráfico peatonal
Acción de llantas en pavimentos
Impactos
Partículas pesadas en suspensión en el agua
Estructuras con riesgo de erosión por abrasiónObras hidráulicas (embalses, obras de encauzamiento)
Obras marítimas (diques)
Carreteras (pilas de puentes)
Desgaste de por neumáticos de coche
✎ Mecanismos de deterioro
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
ABRASIÓN
✎ Mecanismos de deterioro
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
CAVITACIÓN
Deterioro de la superficie del hormigón por estallido de burbujas de aire
Disminución de la presión
CREACIÓN DE BURBUJAS
Desplazamiento de las burbujas
Fluido
Picado por cavitación
Aumento de la presión
ESTALLIDO DE BURBUJAS
✎ Mecanismos de deterioro
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
CAVITACIÓN
✎ Mecanismos de deterioro
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
CARACTERÍSTICAS DE LAS PARTICULASForma
Cantidad
Dureza
FLUJO DE AGUA
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN
RESISTENCIA A COMPRESIÓN
Relación a/c por debajo del 0,5 mejora la resistencia a la erosión
Naturaleza y granulometría de los áridos (cuarzo, basaltos, diabasas)
El cemento es más susceptible de erosionarse que los áridos (no sobrepasar un determinado nivel)
Porosidad. No superar el 3% de aire ocluido
Grado de hidratación. Conseguir el máximo grado de hidratación. Cuidar el CURADO
✎ Factores principales
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS FÍSICOSErosión
ACI (mejorar la resistencia superficial)Evitar la segregación
Eliminar la exudación
Minimizar la relación a/c en la superficie
Curado adecuado
CEB
La capa superficial de mortero debe ser fina y exenta de fisuras gracias a un buen curado
Mortero de elevada resistencia
DIN
Resistencia mínima 35 MPa
Contenido de cemento no demasiado alto (no mayor de 350 kg/m3)
Árido fino cuarcítico o de dureza similar
✎ Medidas de prevención
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOSCondiciones y factores
Los materiales componentes del hormigón son susceptibles de degradarse
Durabilidad determinada por la descomposición del hormigón como resultado de una reacción química
Condiciones: Transporte Presencia de agua
Factores: Características del hormigón Compuestos hidratados del cemento Reactividad de los áridos Agentes agresivos: tipos y cantidades Condiciones ambientales Condiciones de la interacción
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Procedencia de agentes agresivos externos
De gases de combustiones y de procesos industriales
p.e.: ácidos, SO2 , CO2
con humedad forman disoluciones agresivas
De los suelos
p.e.: compuestos solubles (Na2SO4 , CaSO4)
Del agua
pura, con CO2, de mar, industrial, residual
Principal agente agresivo: el AGUA directamente como vehículo de transporte
es el desencadenante
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Tipos de reacción química
Reacciones de disolución de las fases cálcicas de la pasta de cemento aguas puras aguas carbónicas ácidos sales: amónicas, magnésicas
Reacciones expansivas con agentes externos (sulfatos) entre áridos y compuestos de hidratación (álcali-árido)
La REACCIÓN: se inicia al contactar la sustancia agresiva con la sustancia reactiva los efectos se manifiestan al cabo de años velocidad de reacción condicionada por velocidad de transporte mayor velocidad de reacción si la solución fluye
La ACCESIBILIDAD de la sustancia reactiva está determinada por: permeabilidad del hormigón sano capa pasivante de los productos de reacción
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Reacciones de disolución
Conversión de los compuestos cálcicos de hidratación(hidróxido cálcico, silicato cálcico hidratado y aluminato cálcico hidratado)
en sales cálcicas del ácido actuante (solubles)p.e.: HCl CaCl2
H2SO4 CaSO4
Su agresividad depende del pH y de la cantidad de sustancia en contacto con el hormigón
Mayor velocidad de reacción a mayor solubilidad de la sal cálcica
Se destruye la estructura del cemento endurecido (sist. de poros)
✎ Ataque por ácidos
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Reacciones de disolución
✎ Ataque por ácidos: Efectos
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Reacciones de disolución
Las sales magnésicas y amónicas: reaccionan como sus ácidos equivalentes
p.e. NH4Cl, como HCl
Las aguas puras: actúan como disolvente de los compuestos hidratados
Ca(OH)2 + H2O ------- Ca(OH)2 + H2O Ca2+ + 2OH- sólido disuelto
Las aguas carbónicas: disolución del Ca(OH)2 y precipitación de compuestos cálcicos
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
insoluble soluble
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O sólido
✎ Ataque por sales y aguas
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Sulfatos: origen diverso áridos suelo agua
Sólo atacan a ciertos componentes los iones sulfato reaccionan con C3AH
se forma ettringita (sal poco soluble y expansiva)
✎ Ataque por sulfatos
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Curso de Construcción de Obras en Hormigón
PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Disoluciones de CaSO4
3CaO·Al2O3·6H2O + 3(CaSO4·2H2O) + 19H2O 3CaO·Al2O3·3CaSO4·31H2O
ettringita (sal de CANDLOT)
Disoluciones de Na2SO4
Ca(OH)2 + Na2SO4 + H2O --- CaSO4 + 2Na+ + OH- CaSO4·2H2O
yeso secundario (expansivo)el yeso secundario reacciona con C3AH
Disoluciones de MgSO4
Ca(OH)2 + Mg2+ + H2O Mg(OH)2 (brucita, capa protectora)
sólido
Ca(OH)2 + SO42- + H2O CaSO4 + H2O CaSO4·2H2O
sólido yeso secundario (expansivo)
el yeso secundario reacciona con C3AH
si Mg2+ en disolución, puede darse sustitución de Ca2+ por Mg2+ en CSH,
perdiendo éste su carácter aglomerante
✎ Ataque por sulfatos
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PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Acción de SO2 atmosférico
SO2 + ½O2 SO3 SO3 + H2O H2SO4 (lluvia ácida)
H2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4·2H2O yeso secundario (expansivo)
Acción de agua de mar (presencia de iones SO42-, Mg2+, Cl-, Na+, ..., CO2)
CO2: Ca(OH)2 + CO2 + H2O CaCO3 + 2H2O (calcita-aragonito)
colmata la superficie
Mg2+: sustitución de Ca2+
brucita (forma costra)
SO42- : reacciona con Ca2+ liberado por Mg2+,, dando yeso secundario
(expande, reacciona con C3A dando ettringita)
Cl-: 3CaO·Al2O3·6H2O + CaCl2 + 4H2O 3CaO·Al2O3· CaCl2 ·10H2O
(sal de Friedel)
atenuante del ataque por sulfatos
✎ Ataque por sulfatos
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PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Sustancias agresivas: Na+, K+
Sustancias reactivas: los áridos
Tipos de reacción álcali-sílice (sílice amorfa) álcali-silicato (silicatos polifásicos) álcali-carbonato (carbonatos dolomíticos)
✎ Ataque por álcalis
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PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Reacción álcali-sílice
SiO2 + 2NaOH + nH2O Na2SiO3·nH2O (gel de silicato alcalino, expansivo)
✎ Ataque por álcalis
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PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Reacción álcali-silicato
reacción entre álcalis y un precipitado interlaminar de los filosilicatos
los filosilicatos captan agua y expanden
Reacción álcali-carbonato
no produce expansión
1º: desdolomitización:
CaMg(CO3)2 + 2NaOH Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2CO3
2º: regeneración de hidróxido alacalino:
Na2CO3 + Ca(OH)2 2NaOH + CaCO3
zona porosa alrededor del árido por extracción de Mg2+
se debilita unión pasta-árido
entrada de agua (absorción por arcillas: expansiones)
la brucita puede reaccionar con sílice (silicatos de Mg no aglomerantes)
✎ Ataque por álcalis
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PROCESOS QUÍMICOS Reacciones expansivas
Disolución de los poros: diferencia entre el agua necesaria para el amasado y la consumida en la hidratación total del cemento (a/c 0,24 aprox.)
Contenido de alcalinos en la disolución:se recomienda:
limitar [%Na2O + 0,658(%K2O)] a 0,6 máximo en cemento
contenido total < 3 kg/m3
Contenido de componentes reactivos en los áridos:
sílice reactiva y dolomitas
contenido mínimo de árido reactivo para que se produzca expansión
con un 35% de exceso no se produce expansión
contenido pésimo de árido reactivo
si TMA pequeño: reacción con álcalis dispersa (menor fisuración)
Condiciones ambientales:
humedad: transporte y absorción por gel; mayor incidencia en estructuras en
ambientes húmedos: presas, túneles, puentes
temperatura
✎ Ataque por álcalis: Factores que controlan la reacción
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PROCESOS BIOLÓGICOS
Vegetación:
fuerzas de expansión
retención de agua (saturación)
ataque químico
consumo de oxígeno (impide corrosión de armaduras)
en ocasiones: sellado de la superficie de hormigón
Microorganismos: ataque químico por ácidos húmicos
REDES DE ALCANTARILLADO:
Ataque ácido al hormigón