8 La vida util del concreto_Wilmar Echeverri-Diego Velandia.pdf

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Las informaciones y conceptos expresados en esta conferencia se hacencon el propsito de divulgar e informar de manera general sobre lostemas relacionados con el concreto.

ASOCRETO no es ni pretende ser asesor de proyectos especficos.Cualquier duda en relacin con obras especficas debe ser consultada porel interesado con los diseadores e interventores de la respectiva obra.

El uso que se haga de las informaciones y conceptos aqu expresados noconllevan responsabilidad alguna para ASOCRETO ni para losconferencistas, ya que debe ser utilizada por personas idneas bajo suresponsabilidad y criterio. Esta informacin no sustituye las funciones yobligaciones de las personas contractualmente responsables de laconcepcin, ejecucin y vigilancia de los respectivos proyectos. Losconceptos expresados no son asesora para una obra en particular.

DURANTELASPRESENTACIONESMANTENGALOSEQUIPOSDECOMUNICACINENSILENCIO

SALIDA DE EMERGENCIA

RUTA EVACUACION

USTED ESTA AQUI

Wilmar EcheverriDiego Velandia

ARGOS

COLOMBIA

CONCRETOS

LA VIDA TIL DEL CONCRETO

Gracias al apoyo de:

CONTENIDO:

Por qu el concreto es el material del futuro?

Daos qumicos

Desarrollo de Estudio y Normatividad

Anlisis y resultados

Conclusiones

La tecnologia del concreto se ha interesado en desarrollar novedosas investigaciones en temas relacionados con construccin sostenible.

Aplicaciones en desarrollo.

Concreto con agregados reciclados Concreto poroso o permeable. Concreto liviano Concretos de alto desempeo

POR QUE EL CONCRETO ES EL MATERIAL DEL FUTURO

El desarrollo actual de la actividad humana no debe estar comprometida con la posibilidad de que las prximas generaciones puedan seguir desarrollndola.

CONCRETOS DE ALTO DESEMPEO. CONCRETOS DE ALTA RESISTENCIA CONCRETOS DE MAYOR MODULO ELASTICO CONCRETOS EVALUADOS POR DURABILIDAD

CONCRETOS CON UNA VIDA UTIL MAYOR Como se logra?

Siguiendo la normativa midiendo

AMBIENTES DAOS NECESIDAD DE VIDA UTIL

DAOS QUMICOS

CLORUROSSULFATOSCARBONATACIN

ATAQUE POR CARBONATACIN

La carbonatacin es un tipo particular de reaccin cida.

Se debe a la penetracin del CO2 del aire atmosfrico en la estructura porosa del concreto.

Se caracteriza por una disminucin del pH del concreto de valores del orden de 13 a 9, perdiendo su basicidad, dejando de ser un elemento protector de los aceros de refuerzo.

El proceso de carbonatacin se desarrolla desde la superficie hacia el interior de la masa.

Se crea as un frente de carbonatacin. La reaccin principal ocurre con el hidrxido de calcio, siendo el carbonato de calcio el producto ms importante.

Se expresa qumicamente: Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

ENSAYO CARBONATACIN ACELERADA

El contenido de CO2 en el aire La humedad relativa del medio ambiente La cantidad de cemento (kg/m3) La relacin A/C La microestructura del material

La velocidad del proceso de carbonatacin depende de

(1) Ca(OH)2 + Na2SO4.10H2O = CaSO4.2H2O + 2Na(OH) + 8H2O

(2) 3CaO.Al2O3.12H2O + 3(CaSO4.2H2O) + 13H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O

(3) 2(3CaO.Al2O3.12H2O) + 3(NaSO4.10H2O)= 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH + 17H2O

(4) 3CaO.2SiO2.aq. + MgSO4.7H2O + Mg(OH)2= CaSO4.2H2O + Mg(OH)2 + SiO2.aq

Reacciones que producenexpansin

ATAQUE POR SULFATOS

El ataque de sulfatos ocurre en concentraciones relativamente altas de sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio, en suelos y aguas

El ataque de sulfatos se debe a la combinacin de ion sulfato( SO4=) con el aluminato de calcio hidratado del cemento formando ettringita o sulfo aluminato de calcio (3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O).

La expansin, es atribuida a la formacin de precipitados insolubles cuyos cristales van a incrementar su volumen en la fase slida, produciendo presin y ruptura sobre la masa circundante.

Varias investigaciones demostraron que cementos con bajo contenido de C3A y hasta con un 15 % de C4AF eran muy resistentes a los sulfatos, aunque otros con poco C3A y poco o nada de C4AF no lo eran. Se atribuye un efecto protector al gel de hidrxido de hierro formado.

CEMENTOS DE USO CONCRETERO FRENTE A EXPANSIN POR SULFATOS

El C3A no esta relacionado directamente si existen bajas adiciones pues dependede otros procesos de hidratacin.

CEMENTOS DE USO GENERAL FRENTE A EXPANSIN POR SULFATOS

Aunque el C3A cumple los % de expansin no lo hacen en el ensayo de la ASTM 1012.

El mtodo ASTM C-452 que se basa en mezclar cemento con yeso para obtener un sulfato de 7 %, preparando especmenes en barras y sometindolos a curado en agua a temperatura normal. Este mtodo se utiliza en cementos con adiciones 5%

El mtodo ASTM C-1012 basado en la inmersin del mortero en solucin de sulfato de sodio anhidro, evala el cambio de longitud del mortero expuesto. Se cura el mortero recin preparado en agua a 35C, previo sellado del molde, durante 24 horas; Este mtodo se recomienda para todos los tipos de cemento con adiciones > a 5%.

Medicin de expansin e identificacin de etringita secundaria.

Verificacin de comportamiento de cementos enfrenteados a ataques qumicos.

Mezclas asociadas a diferentes sistemas de colocacin tuberas canales plantas de tratamiento.

ATAQUE POR CLORUROS

Los cloruros ingresan al concreto de dos maneras

Presencia en agregados, agua, cementos contaminados o en aditivos.

Mecanismo de difusin o combinado con el transporte de agua por succin capilar y evaporacin, ubicndose en los poros interiores del concreto.

La consecuencia final es la corrosin de la armadura.

El riesgo depende de la resistencia del concreto a la penetracin del cloruro y su capacidad de enlace, puesto que los iones libres sern agresivos a las armaduras.

Equipo de permeabilidad a cloruros

Para determinar la resistencia a la penetracin se utiliz la norma ASTM C-1202.Se mide la cantidad de corriente elctrica que pasa a travs de una muestra de concreto de 10 cm de dimetro y 5 cm de espesor, manteniendo el sistema a un voltaje de 60V por un perodo de 6 horas.

Valoracin de penetracin.

DESARROLLO DE ESTUDIO Y NORMATIVIDAD

Se verifican los concretos producidos en zonas donde el ambiente establezca condiciones de daos qumicos.

Implementar mtodos de ensayo de durabilidad para encontrar el desempeo de diferentes concretos frente a diferentes ambientes.

Verificar el cumplimiento de la normativa

OBJETIVOS:

NSR 10 NTC 5551

ALCANCE:

Relacin a/mc Uso de adiciones

Humo de slice Ceniza Volante Escoria Puzolana Naturales

Curado

Normatividad NTC 5551 NSR 10

Diseos actuales Desempeo

Cloruros Sulfatos

CO2

DETERMINACION DE AMBIENTES

DISTRIBUCIN PORATAQUE

Fuente: PCA

Moderada

Baja

SUR OCCIDENTEPERMEABILIDAD A

CLORUROS

4000 PSI a/mc=0.53, mc=358kg/cm3

4500 PSI a/mc=0.49, mc=389kg/cm3

5000 PSI a/mc=0.45, mc=420kg/cm3

DURABILIDADNTC 5551

NSR10

Cloruros Sur Occidente

PRODUCTO EVALUADO

AMBIENTE EXIGENCIAS MNIMAS

DESEMPEO

Area

A/C = 0.50, 28 MPa MC=300kg/m3

Sumergida

En zona de mareas

Humedad moderada

A/C = 0.49, Adicin=30%, 31 MPa MC=389kg/m3

P. baja. Carga de 1000 -2000 Coulombs

A/C=0.45, 35 MPa MC=325kg/m3

A/C=0,45 Adicin=30% MC=420 kg/m3 35 MPa


A/C=0.4, 35 MPa MC=350kg/m3



A/C = 0.55, 28 MPa MC=300kg/m3


P. moderada. Carga de 20004000 Coulombs

Humedad

Humedecimiento y secado

A/C = 0.55, 28 MPa MC=320kg/m3

A/C = 0.49, Adicin=30%, 31 MPa MC=389kg/m3


A/C=0.45, 35 MPa MC=340kg/m3



Cloruros - Sur Occidente

Moderada

A/C=N/A 2500 PSI

Severa

A/C=0.4 5000 PSI





NORTEPERMEABILIDAD A

CLORUROS

4000 PSI a/mc=0.56, mc=335kg/cm3

4500 PSI a/mc=0.53, mc=355kg/cm3

5000 PSI a/mc=0.48, mc=387kg/cm3

Moderada

Baja

Components of Concrete Service Life. ACI 365

Desempeo del concreto

( )xtxCDJ

= ,

xJ

tC

=

2

2

xCD

tC

=

( )( )( ) 0,

,000,

===

tCCstC

xC

=Dt

XerfcCstxC2

),(

Primera ley de difusin

Conservacin de masa

Segunda Ley de Fick

Condiciones

VIDA TILATAQUE DE CLORUROS

KmolJRmolJUCTref

eDD

dast

ECVm

tt

DD

D

dtexerfc

erfcDtXerfcCstxC

TTrefRU

refT

ref

mref

reft

mca

x

t

/314472,8/35000

20

2870

%50

%4,02,0

10

2)(

ariocomplementerror defuncin 2

),(

11

)/4,206,12(28

2

==

==

=

++=

=

==

=

=

+

12)4,04,206,12(28 109433,710

+ ==D

2017,070

%3050%04,02,0

70%

50%4,02,0 =

++=

++= ECVm

122017,0

12 108667,260602436512

60602428109433,7 =

=

=

mref

reft tt

DD

122931

2931

314472,835000

1211

866710.2108667,2

==== eDeDD TTTrefR

U

refT

%042,0101563,4)60602436512866710.2(2

3,00008,2

),( 412

==

=

= erfcDtXerfcCstxC

EJEMPLO

Datos de entrada:r a/c: 0,4Escoria:30%Aos de anlisis: 12

Concentracin cloruros superficie:0.08%Recubrimiento: 3 cmT=20CConcentracin lmite de cloruros=0,05%

Fuente:LIFE365

22

xCD

tC

=

( )( ) ( )( )

CCCCCd

c

b

a

xtD

dCcCbCa

CCCCCCCC

xCCC

xCCC

DtCC

nj

nj

nj

njj

j

j

j

jnjj

njj

njj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

2)2)2)(1(

2

2

12

2

212

22

21

2

11

2

11

111

1111

111

1

211

2

11

111

1

+

++

++

+++

++

+

+++

++

+

++=

=+===

=++++=+

++

+=

VARIACIN TEMPERATURA, CONCENTRACIN CLORUROS EN LA SUPERFICIE

Solucin por medio de diferencias finitas: Mtodo de Crank-Nicholson

12)4,04,206,12(28 109433,710

+ ==D

2017,070

%3050%04,02,0

70%

50%4,02,0 =

++=

++= ECVm

122017,0

12 108335,76060243060602428109433,7 =

=

=

mref

reft tt

DD

122931

2931

314472,835000

1211

8335,7108335,7

==== eDeDD TTTrefR

U

refT

seg 2592000das 3001,0

===

tmx

Datos de entrada:r a/c: 0,4Escoria:30%Aos de anlisis: 12

Concentracin cloruros superficie: variableTemperatura ambiente: variableRecubrimiento: 20 mmEspesor analizado 30 mm

EJEMPLO CLCULO A MANO, MATLAB

0)0x020)(5,01(2

4061,00)2)(1(2

0)0x020)(5,01(2

4061,00)2)(1(2

40152,1)0x02%1,0)(5,01(2

4061,00)2)(1(2

1015,02

4061,05,02

1,2031x0,40615,011

1015,02

4061,05,02

5,0

4061,001,012x2592000-E8335,722

113

112

111

22

11

111

=++=++=

=++=++=

=++=++=

====+=+====

===

==++

+

+

+

++

++

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

nj

j

j

j

jnjj

njj

njj

CCCCd

CCCCd

ECCCCd

c

b

a

xtD

dCcCbCa

00

40152,1

1015,01015,01015,0

2031,12031,12031,1

1015,01015,01015,0

14

13

12

13

12

11

12

11

10

===

E

CCC

CCC

CCC

Si

%0

%01,0

%10,0

13

12

11

===

CCC

%0

%10,014

10

==

CC

Mes 1

Mes 2

411,04896,1

4992.8

3

2

1

===

EdEdEd

%0

%06,0

%63,0

13

12

11

===

CCC

1120,02031,1

1120,0

===

cba

Entonces

CENTROCARBONATACIN

4000 PSI a/mc=0.53, mc=344kg/cm3

5000 PSI a/mc=0.44, mc=416kg/cm3

SUROCCIDENTECARBONATACIN

4000 PSI a/mc=0.54, mc=358kg/cm3

5000 PSI a/mc=0.46, mc=420kg/cm3

NOROCCIDENTECARBONATACIN

4000 PSI a/mc=0.5, mc=384kg/cm3

5000 PSI a/mc=0.42, mc=457kg/cm3

Clculo de K campo segn diferentes autores (Helene, Tutti, CEB, EHE, Misin Danesa), teniendo en cuenta a/mc, cantidad mc, resistencia. Con los diferentes valores se maneja un rango.

Clculo de K laboratorio. K depender de las una humedad relativa (80%), concentracin CO2, tiempo (14 das)

El K acelerado es afectado por una sola correlacin la cual permite entrar al rango calculado en el punto 1; la correlacin depende de la cmara de carbonatacin (humedad, temperatura) y el tiempo.

Validacin en campo.

K ENSAYO ACELERADO VS. K MEDICIONES CAMPO

4000 PSI a/mc=0.53, mc=358kg/cm34500 PSI a/mc=0.49, mc=389kg/cm35000 PSI a/mc=0.45, mc=420kg/cm3

SUR OCCIDENTEEXPANSIN POR SULFATOS

EXPANSIN X SULFATOS

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Edad [Dias]

E

x

p

a

n

s

i

o

n

(

%

)

Testigo 12- 20% Ceniza3-30%Ceniza

EXPANSIN X SULFATOS

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Edad [Das]

E

x

p

a

n

s

i

o

n

(

%

)

4-20%Ceniza

1-Testigo

a/mc=0.53

NORTEEXPANSIN POR SULFATOS

TESTIGO

20% DE CENIZA 56 DAS DE INMERSION

EN SULFATOS

TESTIGO

(20%) DE CENIZA 56 DAS DE INMERSION

EN SULFATOS

1 2 3

El especificador debe tener claro las condiciones de exposicin del material y su relacin conla vida til.

Los diferentes ambientes en Colombia exigen que los concretos entreguen un desempeofrente a los requerimientos. Consideraciones adicionales a las propuestas en normativa, comopor ejemplo el uso de adiciones, permiten entregar un concreto con mayores capacidades deresistencia frente ambientes agresivos qumicamente.

Relaciones bajas agua-material cementante, resistencias altas, un buen curado y porcentajesaltos de adicin garantizan que los diseos propuestos en la normatividad para cloruros ysulfatos cumplan con un buen desempeo. As mismo, los concretos propuestos paracarbonatacin cumplen teniendo las mismas consideraciones con excepcin de una menordosificacin de adicin por diseo.

Los datos de entrada de diseo propuesto por la normatividad nacional no son suficientespara categorizar o clasificar un concreto para un ambiente, para esto es necesario contar conuna evaluacin que proporcione un desempeo; esto se justifica con el estudio realizado, endonde a pesar de tener diseos que cumplan, tenan un desempeo pobre.

CONCLUSIONES

MUCHAS GRACIAS

Nmero de diapositiva 1Nmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 9Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 37Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58

Documents

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