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Módulo 8 Ensayos de desempeño in situ
Luis Fernández Luco
Dr. Ing. Civil, UBA - INTECIN
Importancia de la caracterización del hormigón de recubrimiento
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¿Por qué es importante el hormigón de recubrimiento?
• Constituye la barrera físico-química para frenar el ingreso de agresivos para el hormigón o las armaduras
• El recubrimiento un factor de diseño de fácil manipulación
• Existe equipamiento para la medida de su espesor en condiciones reales de obra (pachómetros)
• No está representado por el hormigón del interior de los elementos ni por probetas moldeadas.
• Su calidad puede asociarse a indicadoresbasados en la capacidad de transporte de fluidos
Valoración del espesor
Valoración de la calidad (penetrabilidad)
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Métodos no destructivos para la valoración de la calidad del hormigón de recubrimiento
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Métodos de medida del transporte que valoran la penetrabilidad del hormigón
• Permeabilidad al agua (Absorción Capilar)
• Permeabilidad a los gases
• Difusión y migración de iones
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Métodos de medida del transporte que valoran la penetrabilidad del hormigón
• Permeabilidad al agua
• Permeabilidad a los gases
• Absorción Capilar
• Difusión y migración de iones
Permeabilidad al aire
Superficiales
IntrusivosSimple cámara
Doble cámara
Fundamentos de la medida de permeabilidad al aire con el Permea-TORR
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i
e
Hormigón
Flujo unidireccional hacia la cámara interna
Ventajas de la doble cámara
Aplicación de la Ec. de Poiseuille
Para n poros
Para 1 poro
Porosidad
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Esquema del ensayo y principio del método
kT =Vc
A
2
⋅µ
2⋅ ε⋅ Pa⋅
lnPa + ∆P
Pa − ∆P
t − to
2
Ecuación que rige la medida de la permeabilidad al aire
• kT: coeficiente de permeabilidad al aire [m2]• Vc: volumen de la cámara interior [m3]• A: área de la cámara interior [m2]• µ: viscosidad dinámica del aire [Ns/m2]• ε: porosidad del hormigón [-]• pa: presión atmosférica [N/m2]• po: presión en la cámara int. al inicio del ensayo to = 60 s [N/m2] • p: presión en la cámara int. al final del ensayo t (t ≤ 720 s) [N/m2]
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•La presión en ambas cámaras se mantiene igual durante el ensayo.
• Se eliminan corrientes espurias y el flujo radial en el cilindro proyección de la cámara interna.
• Cómo el flujo es unidimensional, el área es constante y en consecuencia, se puede calcular kT a través de la gráfica
Hipótesis sobre las que se apoya el equipo
tPvs∆
Operation of the PermeaT�RR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25 30Time (s) - Square Root Scale
Pre
ssur
e P
i (m
bar)
3035 60 720
t=0; Pi~1000t~35; Pi~200
kT=0.007 10-16 m²
Close V1
Close V2
0
Regulator Activation (Open V1 and V2, Close V1)
Close V2
Po= 31.2, Start ∆P
kT=0.007 10-16 m²
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Pantalla que se muestra al finalizar el ensayo
Vista de la pantalla durante el ensayo (información en tiempo real)
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Correlación con succión capilar (SIA 262/1 Annex A, similar to ASTM C1585)
Correlación con ASTM C 1202
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Correlación con Penetración de agua bajo presión
Sensibilidad de la Permeabilidad kT a distintas profundidades (medida sobre rodajas) para una muestra elaborada con CPC 40,
a/c=0,60 y expuesta al sol
Secado por cara superior
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Influencia del contenido de humedad sobre la permeabilidad a los gases (Parrot)
MÉTODOS BASADOS EN EL TRANSPORTE DE AGUA
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Métodos que involucran el transporte de agua: Succión capilar por método ISAT
Correlación entre ensayo de ISAT y succión capilar (mét. Fagerlund)
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Escalas de absorción según valores de ISAT
Absorción (succión)
del Hormigón
Tiempo desde el inicio del ensayo
10 min 30 min 60 min 120 min
AltaMediaBaja
> 0.500.25-0.50
<0.25
>0.350.17-0.35
<0.17
>0.200.10-0.20
<0.10
>0.150.07-0.15
<0.07
Influencia de a/c y contenido de humedad sobre la succión capilar
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MÉTODOS BASADOS EN LA MIGRACIÓN DE IONES
Aplicación “in situ”
Método Permit ®
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Método Permit
Métodos de aplicación en condiciones de laboratorio
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Métodos de migración de cloruros
Nombre Tipo de ensayoCondiciones
experimentalesResultados
ASTM C 1202
CELDA ELECTROLÍTICA
60 V 6 horas Coulombs
NT Build 49230 V Algunos
díasDns
MultirégimenUNE 83991
12 V Varios díasDs ; Dns,
Factor retardo
Método de ASTM C 1202
VariabilidadMuestras del mismo pastón, mismo operador: 42 %Reproducibilidad: 51 %
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ASTM C 1202 - Rapid Chloride Permeability Test
Método de ASTM C 1202
Carga que pasa (6 h) (Coulombs)
Permeabilidad a los cloruros
Situación típica para
> 4000 AltaHº de cemento portland, alta relación a/c (> 0,60)
2000 – 4000 ModeradaHº de cemento portland de moderada a/c (0,40 – 0,50)
1000 – 2000 BajaHº de cemento portland de baja relación a/c (< 0,40)
100 – 1000 Muy bajaHormigón modificado con
latex o con impermeabilización interna
< 100 DespreciableHormigón polímero u
Hormigón impregnado con polímero
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Método multirégimen
Método multirégimen
τ (factor de retardo) Tiempo
[Cl- ]
(m
mol
es/l)
en
anol
ito
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NT Build 492
Medidas de resistividad eléctrica por Mét. de las 4 puntas, con distancia variable entre puntas
MÉTODOS BASADOS EN LA RESISTIVIDAD ELÉCTRICA
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Relación entre resistividad y coef. de difusión –Relación de Einstein
Deff =kcl
ρsat
= kcl ⋅ σ
Deff =Coeficiente de difusión efectivo para los iones cloruro en solución
kcl = parámetro experimental que depende de la concentraciónρsat= resistividad del hormigón saturadoσ = conductividad del hormigón saturado
Condición de exposiciónHormigón de
cemento portland(CPN)
Hormigón de cemento con Escoria de AH (>65 %) o Ceniza volante (>25 %) o Humo de Sílice (>5 %)
Muy húmedo, sumergido, zona de salpicaduras o cámara húmeda
50 - 200 300 – 1000
Al exterior, expuesto 100 - 400 500 - 2000
Al exterior, protegido de la lluvia, recubierto, hidrofobado, no carbonatado (20ºC / HR 80 %)
200 - 500 1000 - 4000
Idem + carbonatadoAmbiente interior (carbonatado) (20ºC / HR 50 %)
1000 y superior3000 y superior
2000 - 6000 y superior4000 - 10000 y superior
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Medida de la resistividad por método de las 4 puntas
ρapp=2.π.a.R
Válida para medio semi-infinito y homogéneo
• Es necesario estimar el factor K (aspectos geométricos)
ρapp=ρ.K
• Se consideró la existencia de un medio no homogéneo
• Se valoró la influencia de la separación de electrodos sobre la profundidad de las líneas de corriente
a
Influencia del contenido de humedad sobre la resistividad
10
100
1000
10000
50 60 70 80 90 100
Humedad Relativa (%)
25
35
45
55
65
75
85
Grado de saturación (%)
Humedad relativa (%)
Res
istiv
idad
(O
hm.m
)
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Estimación del factor de forma para probetas de geometría definida
Medida del espesor de recubrimiento
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Tipos básicos de pachómetroa) reluctancia magnética
concrete
rebar
magnetic field
windings
ferromagnetic core
Magnetic Reluctance
Fig. 7-4: Covermeter based upon magnetic reluctance
Pachómetro basado en reluctancia magnética
Factores que afectan la localización
Como se trata de la medida de pequeños cambios en la característica de la señal(que está siempre presente y sólo se incrementa levemente por la presencia de laarmadura), está muy afectada por el efecto de la termperatura o camposmagnéticos externos sobre el núcleo, así como por la presencia de agregadosmagnéticos en el hormigón..
La relación entre señal obtenida yel recubrimiento no es simple peropodría asimilarse a una ley inversaa la cuarta o sexta potencia,dependiendo de la metodologíaempleada
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Tipos básicos de pachómetrob) Conductividad eléctrica (corrientes de Eddy)
concrete
rebar
magnetic field search coils
Electrical conductivity
eddy current
Pachómetro basado en conductividad eléctrica
Técnicas de pulso separan la señal emitida de la recibida y nohay señal si nohay una barra, lo que le confiere estabilidad a la técnica. Laseñal seincrementa con el incremento del diámetro de la barra y su cercanía alinstrumento, es decir, con la disminución del recubrimiento.
Diferentes procedimientos para determinar el espesor del recubrimiento
• Espaciador + método de diferencias• Espaciador + cociente entre valores• Método ortogonal – iterativo• Método ortogonal – cociente entre señales• Método del perfil transversal
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Espaciador, método de las diferencias
El espesor del espaciador es 30 mm
Setting ofdiameter
control
Indicated cover
Indicated cover
Difference
(direct) (spaced) (col 2 - col 3)
6 34 61 27
7 36 63 27
8 38 66 28
10 40 69 29
12 42 72 30
16 45 75 30
20 47 78 31
25 49 81 32
32 52 85 33
Espaciador, método de las diferencias
25
30
35
40
45
50
55
60
5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45
Bar diameter
mm (cover)
Actual conditions Bar diameter: 16 mm Cover to reinforcement: 45 mm
Spaced readings minus spacer thickness
direct readings (without spacer)
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Método ortogonal, relación entre lectura paralela y normal
Se dispone de instrumentos precalibrados. El usuario sólo tiene que seleccionar el diámetro de la barra y el
recubrimiento aparece en la pantalla.
Dependencia de factores externos
• Variaciones en el espesor del separador
• Efecto de barras vecinas
• Barras apareadas – empalmes
• Composición del hormigón
• Efecto de temperaturas extremas
• Proximidad al extremo de la barra
• No esta afectado por la humedad relativa en el interior del hormigón
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Resultados del ensayo comparativo de equipos comerciales
Comité Técnico TC-189 NEC – Non-destructive evaluation of covercrete
Esquema de armado y condiciones de las mediciones
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Porcentaje de aciertos
Exactitud (bias) y precisión(Variability) promedio
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Influencia del conocimiento previo (diámetro de barras y ubicación estimada) cuando el recubrimiento es bajo (inferior a 40 mm)
RILEM TC 230-PSC. VENLO APPLICATION TESTS
Dr. Luis Fernández Luco
Secretario del Comité Técnico
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BAS R&T preparó paneles construidos con hormigón de distintas clases resistentes y con dos tipos de cemento:
portland y con adición de cenizas volantes
Características de los hormigones
MezclaTipo de
cementoa/c Panel Curado
A CEM I 52,5 N 0,4391 1 día en el molde
2 +7 días cubierto por film
B CEM I 52,5 N 0,5373 1 día en el molde
4 +7 días cubierto por film
C CEM II/B-V 0,3965 1 día en el molde
6 +7 días cubierto por film
D CEM II/B-V 0,5867 1 día en el molde
8 +7 días cubierto por film
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Participantes• Dr. Sree Nanukuttan Queen’s University Belfast, North Ireland
• Mr. Pej Pouryahya Queen’s University Belfast, North Ireland
• Dipl. Ing. Marijana Serdar University of Zagreb, Croatia
• Dr. Kei-ichi Imamoto Tokyo University of Sciences, Japan
• Prof. Kishi University of Tokyo, Japan
• Dr. Okazaki Shinichiro Ehime University, Japan
• Prof. Ujike Isao Ehime University, Japan
• Dr. Hayashi-Kazuhiko Yokohama National University, Japan
• Mr. Komatsu-Satoshi Yokohama National University, Japan
• Ms. Misumi Ai Yokohama National University, Japan
• Mr. Peter Paulini University Innsbruck, Austria
• Mr. Dix University Innsbruck, Austria
• Dr. Roberto Torrent Materials Advanced Services Ltd, Argentina
• Dr. Hans Beushausen University of Cape Town, South Africa
• Mr. Simon Starck University of Cape Town, South Africa
• Mr. Dimitrios Boubitsas Chalmers University of Technology Sweden
• Dr. Luis Fernández Luco Universidad de Buenos Aires, Argentina
• Mr. J. Gulikers Rijkswaterstaat, The Netherlands
• Dr. Frank Jacobs TFB, Switzerland
Ensayos basados en la permeabilidad a los gases (aire)
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Ensayos basados en la succión capilar (agua)
Ensayos basados en la conductividad iónica / resistividad eléctrica del hormigón
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Los resultados estarán disponibles en el informe del TC -230 PSC
Gracias por su atención