Monografías
Publicar | Monografías por Categorías | Directorio de Sitios | Software Educativo | Juegos Educativos | Cursos On-Line Gratis

 

El Hormigón parte 5 - Monografía



 
DESCARGA ESTA MONOGRAFÍA EN TU PC
Esta monografía en formato html para que puedas guardarla en tu pc e imprimirla.



Vínculo Patrocinado




Aquí te dejamos la descarga gratuita
Nota: para poder abrir archivos html solo necesitas tener instalado internet explorer u otro navegador web.




1. Ataque por ácidos



Si se revisan los diferentes tipos de cemento se puede apreciar que ninguno tiene la propiedad de resistir los ácidos, lo que hace suponer que el concreto es relativamente débil al ataque de estos compuestos químicos.

La fuente más común de ataque por ácido al concreto se da especialmente en climas muy calientes, en los alcantarillados por acción de las bacterias aeróbicas y anaeróbicas, las cuales en ese ambiente de aguas negras generan gas de hidrógeno sulfuroso que se disuelve en el agua, condensada sobre las paredes de conductos y cámaras sobre el nivel de agua residual. Así mismo, los ácidos inorgánicos están presentes en la atmósfera (lluvia ácida) y los ácidos orgánicos están en las aguas superficiales y freáticas procedentes de las industrias manufactureras, ensilajes agrícolas, productos de fermentación, productos de pulpa de madera o caña de azúcar, destilerías etc.

Tabla 2. Influencia de las condiciones medioambientales sobre los componentes del concreto.



103749.gif

Los morteros y concretos en servicio, expuestos a ácidos, resultan afectados debido a que las soluciones ácidas reaccionan, en primer lugar con hidróxido de calcio y luego con hidrosilicatos e hidroaluminatos de calcio del cemento endurecido para formar sales de calcio. En ambientes agresivos en donde el ácido no es reemplazado, el ataque está esencialmente confinado a la superficie expuesta, en la cual este es neutralizado por la alcalinidad del concreto y la reacción se detiene. Si es continuamente reemplazado, el deterioro del concreto es mayor, puesto que las sales solubles en agua son arrastradas y se facilita el proceso de lixiviación de las capas internas.

El cemento endurecido, completamente deteriorado por los ataques ácidos, se descompone en productos que en parte son disueltos y en parte permanecen en el sitio de la reacción como una masa no cohesionada o capa protectora que disminuye la penetración de la sustancia agresiva. Si esta capa se destruye mecánicamente, el concreto se remueve con una tasa acelerada, y se produce una alteración en dicha capa en intervalos relativamente largos se puede causar un efecto mucho más dañino que un incremento en la concentración del ácido agresivo.

Las sales de calcio se precipitan, así sea poca la cantidad de ácido que entra en contacto de la superficie del concreto. Este fenómeno puede ser aprovechado para aumentar la durabilidad del concreto sometiéndolo a la acción de pequeñas cantidades de ácido productor de sales insolubles, las cuales taponan los poros superficiales e impiden la entrada de nuevos agentes agresivos.

Además del deterioro del concreto, cuando éste es muy permeable, los ácidos pueden llegar hasta el acero de refuerzo y ocasionar su corrosión, con consecuencias lamentables para la estructura.

La resistencia al ataque de los ácidos se puede mejorar si se deja secar el concreto antes de que quede expuesto, ya que se forma una capa de carbonato de calcio que bloquea los poros y reduce la permeabilidad en la parte superficial. Existen también tratamientos superficiales con alquitrán de hulla, pinturas bituminosas, resinas epóxicas, silicofluoruro de magnesio y otros agentes que han demostrado resultados altamente satisfactorios.

Hay que tener en cuenta que el grado de protección de los diferentes tratamientos varía, por ello es importante que la capa protectora producida por el método utilizado permanezca sin deteriorarse por agentes mecánicos, de tal forma que se hace necesario inspeccionar y renovar el recubrimiento.

3.1.2 Ataque de sulfatos



Los sulfatos de sodio, potasio y magnesio, presentes en los subsuelos y agua con álcalis, son muchas veces los responsables del deterioro de las estructuras de concreto. La causa del deterioro puede tener dos orígenes: en primer lugar, porque los sulfatos reaccionan químicamente con la cal y el aluminato de calcio hidratados en la pasta de cemento, formando sulfato de calcio y sulfoaluminato de calcio respectivamente. Dichas reacciones van acompañadas de una considerable expansión, que ocasionan esfuerzos de tracción internos y que culminan con agrietamiento y rompimiento de la masa de concreto.

La segunda causa se presenta cuando el concreto está en contacto con aguas alcalinas, lo cual produce la deposición de cristales de sulfato en los poros y canales capilares como consecuencia de la evaporación. El crecimiento de los cristales tiene lugar cuando se tiene un ciclo de humedecimiento y secado que puede eventualmente llenar los poros y desarrollar presiones suficientes para la rotura del concreto.

Para prevenir el deterioro del concreto por acción de la primera causa, normalmente se utiliza el cemento tipo 2 o tipo 5, dependiendo del grado de ataque. Todos los cementos normales desarrollan completa desintegración dentro de uno o dos años, pero con los cementos de bajo contenido de C3A, la resistencia al deterioro se prolonga a períodos mucho más largos.

La resistencia a la desintegración por el crecimiento de cristales, se logra mediante el uso de un concreto denso, de muy baja permeabilidad, elaborado con una relación agua/cemento baja y preferiblemente con inclusión de aire.

Adicionalmente se ha encontrado que concretos elaborados con cementos Portland puzolánicos poseen considerable resistencia al ataque de los sulfatos.

El contacto de soluciones ácidas y sulfatadas con el concreto se debe evitar o controlar. El mecanismo de deterioro causado por ácidos y sulfatos se produce cuando entran en reacción con el hidróxido de calcio del cemento; proceso que acelera la corrosión del acero de refuerzo.

3.1.3 Reacción álcali-agregado



Es una reacción química que se puede presentar entre agregados que contengan (óxidos de sílice inestables) y el cemento (hidróxidos alcalinos) y que originan expansiones dentro del concreto endurecido.

Algunos agregados conocidos que reaccionan con el álcali del cemento son: el sílice opalino, la caliza silicea y en general rocas con alto contenido de sílice. En consecuencia, cuando se requiere aprovechar una fuente de agregados cuyo comportamiento sea desconocido, es muy aconsejable hacer ensayos petrográficos y exámenes químicos, así como ensayos de expansión de morteros.

La experiencia con agregados reactivos, tanto en el campo como en el laboratorio, ha demostrado que tales materiales con combinación en el álcali del cemento no causan un daño apreciable cuando la concentración de éste último no sobrepasa del 0,6%.

3.1.4 Carbonatación del cemento



Este fenómeno sucede cuando el hidróxido de calcio (Ca (HO2)) presente en la pasta de cemento, en presencia de agua, reacciona con el dióxido de carbono (CO2), produciendo CaCO3 (Carbonato de calcio), generando así una pérdida de volumen. Esta carbonatación se presenta en la superficie del concreto y su profundidad dependerá de la porosidad de la pasta. Esta reacción conduce al descascaramiento superficial.

3.1.5 Corrosión del acero de refuerzo



El fenómeno de corrosión en el concreto armado se presenta por efectos electroquímicos, en presencia de oxígeno y soluciones acuosas de sales, bases, o ácidas en el concreto.

En general, la forma más común de corrosión es causada por el flujo de una corriente generada dentro del concreto por diferencial de humedades, presencia de oxígeno o concentración de electrólitos. Así mismo, los iones de cloruro de calcio, causan corrosión del acero, produciendo expansión y aparición de esfuerzos de tracción que conllevan al agrietamiento.

El Código Colombiano de construcciones Sismo Resistentes (Norma AIS 100) estipula valores mínimos de recubrimiento del acero de refuerzo al igual que limita el contenido de ión cloruro en el concreto.

3.2 Ataque físico


3.2.1 Congelamiento-deshielo



Al disminuir la temperatura de un concreto saturado, el agua que se encuentra dentro de los porosos aumenta de volumen por congelación produciendo expansión y fisuras en el elemento. Esta condición se vuelve crítica cuando los ciclos congelamiento-deshielo se hacen repetitivos porque su efecto es acumulativo.

3.2.2 Humedecimiento y secado



En estructuras hidráulicas, una de las principales causas de deterioro es el continuo humedecimiento y secado, el cual produce expansiones y contracciones creando condiciones de agrietamiento y descascaramiento del concreto, al igual que pueden aumentar la corrosión del acero de refuerzo.

Cuando un elemento en concreto está sujeto a ciclos de humedecimiento secado, se presentan eflorescencias en la superficie del concreto, las cuales son el resultado de la percolación de agua a través del material de manera continua o intermitente. Las eflorescencias constan de un depósito de sales que son lixiviadas del concreto y cristalizadas por la evaporación del agua y la interacción con el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Las sales típicas son carbonatos de sodio, potasio o calcio, siendo el mayor constituyente el carbonato de calcio.

La eflorescencia es mas un problema estético que de durabilidad, pero indica que está ocurriendo lixiviación dentro del concreto. Su exceso aumenta la porosidad, disminuye la resistencia e incrementa la vulnerabilidad a los químicos agresivos.

La tasa de lixiviación depende de la cantidad de sales disueltas contenidas en el agua que se percola. Las aguas blandas, tales como el agua de lluvia, son las más agresivas mientras que las aguas duras que contienen grandes cantidades de calcio son menos peligrosas. La temperatura del agua también se debe considerar, porque el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría que el agua caliente.

3.2.3 Abrasión



La abrasión se ocasiona por fluidos en movimiento que están en contacto con estructuras de concreto, creando fricción o cavitación y produciendo desgaste sobre la superficie de este. En la medida en que la resistencia a la compresión aumenta se incrementa su resistencia a la abrasión. Esta propiedad es importante en elementos sometidos a tráfico, deslizamientos y rozamiento como son los pavimentos, pisos, túneles y estribos de puentes sujetos a la acción de corrientes de agua, vertederos, etc.

3.2.4 Fuego


En términos generales, el concreto tiene buenas propiedades de resistencia al fuego, siendo este uno de sus méritos como material estructural. La resistencia a los daños producidos por el fuego es cada vez menor a medida que aumenta el espesor de la estructura.

En el concreto armado sujeto al fuego, las capas superficiales calientes tienden a separarse y descascararse desde la parte de la estructura más fría, en consecuencia, se produce la formación de grietas en las juntas, en las paredes de concreto mal compactadas o en los planos de las varillas de refuerzo. Sin embargo, la pérdida de resistencia comienza aproximadamente a los 330ºC y aún a los 500ºC se considera que el concreto conserva el 80% de su resistencia inicial. Una vez el refuerzo queda al descubierto, se calienta rápidamente con la consecuente pérdida de resistencia. El acero dulce pierde aproximadamente el 50% de su resistencia a 600ºC mientras que el acero pretensado sufre la misma pérdida pero a 400º C.

La resistencia al ataque del fuego depende principalmente de tres factores, a saber: el tipo de agregados y contenido de humedad, el tipo de cemento y el espesor del elemento de concreto.

Los agregados de mejor resistencia al ataque del fuego son los livianos. Esto se debe a que la mayoría de partículas de agregado ligero son manufacturadas por un proceso que involucra altas temperaturas. De los agregados naturales se destacan los calcáreos, tal es el caso de las calizas.

El contenido de humedad del concreto también influye en la velocidad de descascaramiento. Algunos análisis de estructuras expuestas al fuego, muestran que a mayor contenido de humedad del elemento se produce más rápido el descascaramiento.

Es posible la elaboración de concretos refractarios. Esto se logra con el uso de un cemento especial con alto contenido a de alúmina, el cual produce concretos con una alta resistencia al fuego pero con el problema de que no puede utilizarse para fines estructurales.

La Norma ASTM E 119 establecen un método de ensayo para medir la resistencia al fuego del concreto.

Un concreto sujeto a cualquiera de las exposiciones anteriormente mencionadas se ve afectado por la remoción del mortero: por lo tanto, una reducción en el contenido de arena mejora la durabilidad. De otra parte, con el uso de agregados resistentes de tamaño bastante grande, la utilización de recubrimiento, de buen curado y una baja relación agua/cemento, se obtienen concretos de buen desempeño cuando son atacados por agentes agresivos.

Estos factores conducen a un incremento de la resistencia a la compresión pero, cuando las condiciones exigen el empleo de un inclusor de aire esta propiedad se puede disminuir. Por este motivo el contenido de aire se debe guardar en un mínimo requerido para durabilidad teniéndose cuidado de no excederse en más del 4%.

4. Ensayos para evaluar la durabilidad



La protección contra la corrosión y la determinación de la actividad en el acero del refuerzo se puede ensayar siguiendo el procedimiento de la Norma ASTM C 876.

La reactividad alcali-agregado se puede analizar mediante la Norma ASTM C 227 (Reacción alcali-sílice) y 586 (Reacción alcali-carbonato). La resistencia a los sulfatos se evalúa mediante la Norma ASTM C 452 y C 1012. La resistencia a la abrasión se puede determinar con la Norma ASTM C 418 (Limpieza con chorro de arena), C 779 (Método de disco giratorio) y C 944 (Cortadora rotatoria).

LABORATORIO Nº 1



FINURA DEL CEMENTO POR EL TAMIZ Nº 200

OBJETIVO:



Determinar la finura del cemento por medio del tamiz Nº 200.

NORMAS:



ICONTEC 226
M.O.P.T. E 155
A.S.T.M. C 184

MUESTRA :



50 gr de cemento


EQUIPOS DE LABORATORIO :



- Balanza de sensibilidad 0.01 gr.
- Tamiz Nº 200
- Muestra de cemento
- Cucharas

PROCEDIMIENTO :



La finura del cemento se determina por la cantidad de cemento que pasa a través de la malla del tamiz Nº 200 la cual se encuentra en un arco de 8″ de diámetro y tiene 200 poros por pulgada lineal, y el diámetro de cada poro es de 0.074 mm.
Para medir la finura se pesan 50 gr de cemento, se depositan en la malla y se taran. Con movimientos lentos de muñeca se mueve el tamiz durante 8 o 10 minutos, teniendo en cuenta que se debe limpiar con los cepillos.
Luego se divide el circulo del tamiz en seis partes iguales y a cada subdivisión se le aplican 25 golpesitos, evitando las salpicaduras, hasta que quede un residuo de color gris oscuro.
Este residuo se pesa y se procede con los cálculos de la finura. Sabiendo que la formula para su calculo es:

103750.gif

Donde :

F = finura
W0 = peso inicial ( 50 gr)
R = peso del material retenido

DATOS Y CALCULOS:



Para 50 gr de cemento se obtuvieron los siguientes datos :

103751.gif

FINURA OBTENIDA = 99.42

CONCLUSIONES



En este laboratorio podemos concluir que los resultados obtenidos son bastante aceptables para una hacer una mezcla, pues el cemento utilizado es de alta finura, lo que nos garantiza una rápida resistencia.

LABORATORIO Nº 2



PESO ESPECIFICO DEL CEMENTO

OBJETIVO:



Determinar el peso especifico del cemento por el método de Le Chatalier.


NORMAS:



ICONTEC 221
M.O.P.T. 162
A.S.T.M. 182

MUESTRA :

64 gr de cemento portland.

EQUIPOS DE LABORATORIO :



- Frasco patrón de Le Chatalier.
- Balanza de sensibilidad 0,01 gr.
- Kerosene.
- Vasijas con agua.
- Termometro
- Papel para secar
- Pipeta
- Espàtula

PROCEDIMIENTO



Se llena el frasco de Le Chatalier con kerosene hasta un punto situado entre la marca cero y un milimetro. Se debe secar el frasco por encima del nivel del liquido, si es necesario despues de verterlo. Luego se debe sumergir el frasco a un baño de agua a temperatura ambiente para evitar alteraciones en el volumen del frasco y despues se mide el tiempo transcurrido hasta que se estabilice el nivel del kerosene.
Se pesa una muestra de cemento de 64 gr la cual se debe agregar en pequeñas cantidades, procurando evitar salpicaduras y observando que el cemento no se adhiera a las paredes del frasco por encima del nivel del kerosene, en caso de que esto ocurra se le dan unos golpes leves con la mano.
Despuès de agregar todo el cemento se debe hacer girar el frasco en posicion inclinada y darle unos golpecitos para que salgan las burbujas de aire.
Se sumergue nuevamente el frasco en la vasija con agua hasta que se estabilice la marca del nivel del nivel de kerosene, el tiempo tomado antes lo tomamos como referencia, luego se toma la lectura final (Lf) y se procede con los calculos :
Temperatura ambiente del agua = 24º C.
Volumen desplazado = Lf - Li

103752.gif


DATOS Y CALCULOS :




103753.gif



PESO ESPECIFICO OBTENIDO = 2.98 gr/ ml

CONCLUSIONES



Cuando se tiene determinado tipo de cemento el primer parámetro que se debe establecer es su peso especifico ya que este incidirá directamente en las propiedades del concreto.
De este ensayo se pudo concluir que el peso especifico real vario muy poco (2.97- 2.99) y que se encuentra entre los limites establecidos por la norma.

LABORATORIO No 3



DETERMINACION DE LA CONSISTENCIA NORMAL DEL CEMENTO



OBJETIVO :



Determinar la consistencia normal del cemento por medio del aparato de Vicat.


NORMAS :



ICONTEC 110
M.O.P.T. E 169
A.S.T.M. 187

EQUIPOS DE LABORATORIO :



- Balanza de sensibilidad 0.01 gr.
- Agua destilada.
- Superficie lisa no absorbente.
- Palustre.
- Aparato de Vicat.
- Guantes de caucho.
- Molde tronco cónico.
- Espátula.
- Probeta.

PROCEDIMIENTO



1. PREPARACION DE LA PASTA:

Se lleva a cabo en una superficie pulida donde se coloca una muestra en forma de cono, la superficie debe ser no absorbente, se hecha agua a la muestra por un hueco que se hace en el centro de ella, con la ayuda del Palustre se mezcla se mezcla empleando 30 segundos para esta operación. La pasta se moldea con las manos dándole forma esférica y se lanza de una mano a otra 6 veces a una distancia de 15 cm aproximadamente.

2. LLENADO DE LOS MOLDES:

Con la muestra que aparece en una mano se llena completamente por la base mayor el molde sostenido en la otra mano, quitando el exceso en esta base con la mano. Se coloca la placa de vidrio debajo de la base mayor, y con la ayuda del Palustre se quita el exceso de la base menor.

3. DETERMINACION DE LA CONSISTENCIA NORMAL:

El conjunto constituido por la placa, la pasta y el molde se lleva al aparato de Vicat y se centra por debajo del vástago, se hace descender el mismo hasta que el extremo de la sonda haga contacto con la superficie de la pasta y se fija en esta posición por medio del tornillo de fijación que tiene el aparato de Vicat. Se desplaza en la escala el índice hasta que coincida con el cero superior. 30 segundos después de terminada la mezcla se suelta el vástago cuidando que el aparato no este sometido a ninguna vibración durante el ensayo.
Se considera que la pasta tiene consistencia normal cuando la sonda a penetrado 10 mm, 30 segundos después de haber sido soltada.

DATOS Y CALCULOS :

La consistencia normal del cemento debe expresarse como un porcentaje en peso del cemento seco, con una aproximación del 0.5%.

103754.gif



103755.gif

CONCLUSIONES



Teniendo en cuenta la cantidad de agua que se le agrego al cemento
Concluimos que este puede alcanzar una determinada fluidez, la cual puede aumentar si esta cantidad de agua se incrementa, al finalizar este ensayo podemos enunciar que habrá una determinada fluidez para una cierta cantidad de agua considerada como la consistencia normal.
Es importante saber que la consistencia normal no es un parámetro directo que indique la calidad del cemento por lo que observamos que los resultados no dan valores máximos ni mínimos, razón por la cual se considera a la consistencia normal como un parámetro complementario de otros ensayos.
La consistencia normal nos ayuda a seguir una normatividad para la determinación de otras propiedades que si son importantes en nuestra carrera como es la resistencia mecánica y el tiempo de fraguado del cemento.

Autor:

Galarzagl





Creative Commons License
Estos contenidos son Copyleft bajo una Licencia de Creative Commons.
Pueden ser distribuidos o reproducidos, mencionando su autor.
Siempre que no sea para un uso económico o comercial.
No se pueden alterar o transformar, para generar unos nuevos.

 
TodoMonografías.com © 2006 - Términos y Condiciones - Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons. Creative Commons License