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ConsideracionessobrelacorrosinyladurabilidaddelconcretoarmadoenlaIngenieraCivilARTICLESource:OAI

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H.BologniniUniversidadCentroOccidentalLisandroAlv20PUBLICATIONS2CITATIONS

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Trabajo de Ascenso Categora Asistente

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Prof. Humberto Bolognini Noviembre 2005

INTRODUCCIN

El trabajo que se presenta a continuacin para optar a la categora

de Profesor Asistente ante la Universidad Centroccidental Lisandro

Alvarado, pretende recoger las principales referencias estudiadas en los

ltimos 5 aos en el rea de corrosin del concreto armado y la

durabilidad de las estructuras.

El material de construccin ms utilizado en la actualidad es sin

duda el concreto armado, su empleo en las estructuras se ha convertido

en una costumbre desde principios del siglo XIX, superando abiertamente

la batalla con otros materiales por ser el elemento ms adecuado y viable

para ser utilizado en las obras civiles.

El concreto armado es un material conformado por concreto y

acero, los cuales trabajan de manera conjunta para poder ofrecer una

adecuada resistencia ante las solicitaciones que se les presente. A pesar

de la resistencia que poseen las estructuras de concreto armado siempre

estn propensas durante su vida til al ataque qumico y fsico de diversos

agentes, que degradan y deterioran la estructura hasta el punto de que

puedan quedar inutilizadas. Debido a lo antes expuesto, la durabilidad del

concreto variar de acuerdo a la condicin de exposicin y a los servicios

a la que se ver sometida la estructura durante su vida til.

La corrosin de la armadura es una de las causas ms habituales

responsable del deterioro de las estructuras de concreto que est

llevando a elevados gastos de reparacin y mantenimiento, con la

preocupacin que ello supone para las administraciones, que son las

propietarias de las obras pblicas y los particulares cuyas viviendas

sufren deterioros prematuros. El Ingeniero al construir en ambientes

agresivos debe tomar medidas adicionales para obtener mayor


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durabilidad, entendindose por durabilidad como la habilidad para resistir

la accin del intemperismo, el ataque qumico, abrasin y cualquier otro

proceso o condicin de servicio de las estructuras que produzcan

deterioro del concreto, sin incurrir en ninguna otra intervencin adicional

al mantenimiento programado.

No se puede dejar de analizar el llamado costo de la durabilidad, ya

que tambin se debe asociar a este con un ahorro a largo plazo. Si

volcamos estas premisas al anlisis del material, se observa que la

situacin ideal sera poder lograr un material que con el menor costo

posible nos permita satisfacer las condiciones de servicio durante toda la

vida til de la estructura.

Esta concepcin terica que se trasmite en todos las etapas de la

enseanza de la profesin, no siempre vemos que se cumpla en la vida

real. Basta ver las estructuras daadas debido a la no-aplicacin del

concepto de durabilidad. Lo fundamental para evitar estos problemas, es

tener una idea clara, de qu y para qu se est construyendo la obra que

nos es encomendada.

Este concepto es fundamental para predecir el funcionamiento de

la estructura, durante toda su vida til de servicio. Diferentes controles

surgen de acuerdo a la ubicacin de la estructura proyectada, as como

tambin del tipo de materiales que se emplea en la elaboracin. Con

referencia a la durabilidad respecto a la ubicacin de la estructura, se

debe tener en cuenta los procesos de corrosin de armaduras en distintas

atmsferas, ataques qumicos externos al concreto, problemas de

fisuracin y acciones fsicas al mismo.

Cada situacin particular expuesta anteriormente tiene su solucin

adecuada, la cual debe ser analizada desde la concepcin de la

estructura, ya que la aparicin de los problemas genera costos (sea por

falla estructural, prdida de la capacidad de servicio, afeamiento externo,

entre otros.), muchos ms altos para su reparacin, los cuales pudieron


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ser minimizados si se analizara en el momento adecuado. Lograr una

combinacin de materiales que con el menor costo posible nos permita

satisfacer las condiciones de servicio durante toda la vida til de la

estructura.

En tal sentido, el crecimiento de las ciudades, el consecuente

cambio o actualizacin del uso de las edificaciones, las condiciones

climticas, los ambientes ms agresivos, los fenmenos naturales y las

caractersticas de nuevos vehculos de transporte, hacen prioritario

asegurar la vida y el mayor aprovechamiento de las construcciones en las

ciudades de hoy.

De la mayora de fallas por durabilidad de lo materiales, la

corrosin es la ms importante debido a que a diferencia de otras esta, se

inicia a travs del concreto y afecta al acero. Las consecuencias se

observan aproximadamente despus de diez (10) aos, posiblemente

luego de vencer la responsabilidad decenal, por lo que no es fcil

convencer al inversionista que asuma el costo por durabilidad.

Las investigaciones relacionadas con la corrosin de armaduras

han sido amplias en los ltimos diez aos, las cuales han estado

especialmente enfocadas en los siguientes puntos:

1. Al estudio de las causas y mecanismos de deterioro

2. Al desarrollo de tcnicas electroqumicas de evaluacin y control

tanto en el laboratorio como in- situ.

3. Al empleo de mtodos de proteccin.

Asimismo, recientemente se plante la necesidad de cuantificar la

vida til de las estructuras afectadas por corrosin en servicio no

deterioradas o estimar la futura en el caso de nuevas, influyendo desde la

fase de proyecto.


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Este trabajo recopila informacin sobre la corrosin del concreto

armado y su durabilidad, identificando causas, mecanismos de accin y

consecuencias, se enmarca en la lnea de investigacin de durabilidad del

Decanato de Ingeniera Civil de la UCLA y forma parte conceptual y de

referencia para la actividad acadmica y de investigacin en el rea.


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CONSIDERACIONES SOBRE LA DURABILIDAD DEL CONCRETO

ARMADO

En Latinoamrica existe una serie de infraestructuras que se estn

deteriorando a gran velocidad por efecto de la corrosin en los refuerzos

de acero. En la mayora de los casos, sucede por un mal diseo o porque

no se toman en cuenta las recomendaciones necesarias en la ejecucin

de la obra como un curado y vibrado eficiente, aunado a una ausencia de

operaciones de mantenimiento y monitoreo en las obras que vienen

sirviendo a nuestra sociedad a travs de los aos.

Todo problema patolgico, ocurre a travs de un mecanismo. En el

caso de la corrosin del acero de refuerzo se genera un proceso de

naturaleza electroqumica que va evolucionando y causando daos en la

armadura; estos se evidencian a travs de fisuras o grietas en el concreto

paralelos a la direccin del acero longitudinal, desprendimiento del

recubrimiento producto de los esfuerzos de tensin que se originan en la

cubierta de concreto y prdida de adherencia entre el acero y el concreto,

ocasionando una disminucin de la capacidad de carga de los elementos

estructurales, comprometiendo el funcionamiento de las mismas y la

seguridad de las personas.

A pesar de la proteccin contra la corrosin que ofrece el concreto,

se tiene un gran nmero de casos atribuidos al ataque de cloruros u otros

iones agresivos que aceleran el proceso de corrosin. La presencia de

estos agentes puede provenir por medio de adiciones realizadas al

concreto durante su preparacin, como un agua de amasado con grandes

concentraciones de cloruro o por medio de agregados o aditivos que

contengan estos iones despasivantes, o bien por medio del ambiente

externo, producto de una penetracin a travs del concreto.


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Los ambientes marinos por poseer un alto contenido de cloruros,

representan una condicin propicia para generar y acelerar el fenmeno

de corrosin. Venezuela no escapa de sta problemtica, pues presenta

un gran desarrollo constructivo en las zonas costeras, evidencindose un

alto porcentaje de estructuras con problemas de corrosin; lo que hace

indispensable en el sector constructivo conocer el comportamiento del

concreto armado al estar sometido a un ambiente agresivo durante largo

plazo.

La falta de conocimiento e incumplimiento de normativas y

recomendaciones tcnicas dedicadas a garantizar el buen funcionamiento

de una estructura, conllevan a prcticas constructivas inadecuadas que

originan la construccin de estructuras ms susceptibles a la corrosin.

En Amrica, la prctica ndica que la gran mayora de las

estructuras de concreto son diseadas con exclusiva atencin a sus

necesidades estructurales. En tal sentido cabe preguntarse Es el diseo

estructural en los elementos de concreto una condicin nica, suficiente y

necesaria para garantizar su adecuado desempeo y durabilidad a travs

del tiempo? Es necesario considerar las condiciones de exposicin y

servicio en el diseo de una estructura de concreto? El diseo

estructural incluye el diseo por durabilidad? La durabilidad del concreto

es una propiedad intrnseca que no depende del diseo?

En Venezuela crece de manera alarmante la degradacin de

estructuras por efectos patolgicos que imprimen una gran cantidad de

recursos para su reparacin o sustitucin.

Una creencia poco objetiva y ampliamente diseminada en la industria

de la construccin, es la que considera al concreto como un material

durable por naturaleza, y que por tanto no es necesario tomar ninguna

precaucin extra en su diseo.


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En la actualidad la construccin de edificaciones de concreto

armado en ambientes marinos, supone una inversin importante a fin de

garantizar la vida til del inmueble, sin suponer mayores gastos de

mantenimiento que el programado para el tipo de estructura, debido a los

altos costos de reparacin y las fallas y sntomas de corrosin detectadas

en estructuras expuestas a este tipo de ambiente.

Fernndez Canovas (1984). Comenta que la mayor parte de las

estructuras han utilizado como material de construccin el concreto

armado, entendiendo por tal, la mezcla intima de cemento, agregados,

agua, eventualmente aditivos y el acero que da la fibra o nervio que

necesita el concreto para ser un material estructural completo.

Este uso del concreto se ha acelerado a nivel mundial y puede ser

debido a las propiedades que este confiere, como lo son las qumicas,

fsicas y sobre todo mecnicas, es por ello que varios autores lo denotan

como un material de buen comportamiento mecnico y durabilidad

adecuada.

El concreto es un material compuesto que est concebido para

soportar cargas y resistir esfuerzos mecnicos, dentro de un elemento

estructural o de una estructura de construccin, bien sea de edificacin o

de obra pblica. En tanto, cumple con esta misin en trminos de servicio,

el concreto es durable y deja de serlo cuando no es capaz de resistir, en

razn de las causas internas y externas, actuando aislada e

individualmente, o mancomunadas y en conjunto.

En todo lo anterior, el medio ambiente juega un papel de significativa

importancia, por cuanto el estado del tiempo y el clima definen la

condicin de agresividad del entorno que rodea la superficie de una

estructura de concreto. Por otra parte, la estructura y la micro estructura


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interna del concreto, definen la interaccin y el comportamiento de la

masa superficial e interna, frente a la agresividad del medio ambiente.

Los recursos naturales de la tierra se conservan cuando la vida de

servicio de un producto manufacturado se prolonga. Recientemente, se

han desarrollado numerosos materiales y mtodos para elevar la

durabilidad de las estructuras de concreto.

El concreto armado est implcito en toda actividad de desarrollo de

cualquier pas. Se encuentra presente en la mayora de las estructuras

civiles y viales con las que se construyen las ciudades y vas de

comunicacin y transporte, razn que ha obligado en los ltimos aos a

los ingenieros civiles a estudiar y profundizar la bsqueda de sus posibles

virtudes y determinacin de los factores que pueden vulnerarlo, de

manera que le permita mantenerse como Rey de los materiales de

construccin.

Hoy en da se tiene plena conciencia de que el factor ms

determinante para la reduccin de la durabilidad del concreto estructural

es la falta de control de la corrosin en los aceros de refuerzo,

manifestndose con particular severidad en las ciudades costeras,

especialmente las martimas. Nuestro pas por estar conformado por

amplias costas se ve afectada por este fenmeno, repercutiendo en su

economa debido al gran desarrollo constructivo tanto industrial como

turstico.

En la mayora de los casos, los problemas de corrosin se originan por

una combinacin de defectos constructivos y de diseo, influenciado por

las caractersticas ambientales, empleo de materiales inapropiados y falta

de mantenimiento. Adems, debido a que en el concreto armado el acero

de refuerzo no se encuentra a la vista, es posible que no se le otorgue a

estas armaduras metlicas la importancia que tienen, as como las

consecuencias que puede acarrear su deterioro.


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El concreto armado consiste en la unin de dos materiales, hormign y

acero, trabajando en forma combinada, en la cual el hormign resiste los

esfuerzos de compresin y las barras corrugadas de acero los esfuerzos

de traccin.

Esta combinacin de materiales, adems de aportar unas prestaciones

mecnicas muy amplias, ha demostrado poseer una durabilidad adecuada

para la mayora de los usos a los que se le destina. Esta durabilidad de

las estructuras de concreto armado es el resultado natural de la accin

protectora, de doble naturaleza, que el concreto ejerce sobre el acero

(Andrade 1988):

Por una parte, el recubrimiento de concreto supone una barrera

fsica.

Y por otra, la elevada alcalinidad del concreto desarrolla sobre el

acero una capa pasivante que lo mantiene inalterado por tiempo

indefinido.

La durabilidad depende del ambiente al que se exponga el concreto o

de causas internas del concreto mismo. Las causas externas pueden ser

fsicas, qumicas o mecnicas: se pueden deber al intemperismo, a las

temperaturas extremas, a la abrasin, a la accin electroltica y al ataque

de lquidos o gases naturales o industriales. La extensin de dichos

agentes depender en gran parte de la calidad del concreto, aunque en

condiciones extremas cualquier concreto se deteriora (Neville 1988). As,

un concreto durable ser el que conserve su forma original y su capacidad

resistente de servicio en el tiempo, cuando se encuentre expuesto a estas

acciones (Fernndez. C, 1993).

La vida til de un concreto simple o compuesto, vale decir, sin o con

armadura de acero, respectivamente, est relacionada directamente con


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el concepto de durabilidad. En el caso del concreto las fallas que inciden

en su integridad estructural, producen inutilidad del bien y por lo tanto se

analizan bajo una perspectiva de durabilidad.

Segn Andrade (S/F), Cuando el concreto comenz a utilizarse

industrialmente a principios del siglo XIX, se pens que se haba

encontrado un material de durabilidad ilimitada, ya que el concreto aporta

una proteccin de tipo qumico hacia el acero, debido a su elevada

alcalinidad la cual supone una barrera fsica que asla a la armadura de la

atmsfera. Sin embargo a pesar del uso masivo de este material y su

buen comportamiento general, no es menos evidente el creciente nmero

de estructuras que muestran corrosin de su armadura, con las graves

consecuencias econmicas y sociales que su reparacin supone.

Estos conceptos bsicos son los que se pretenden extender

tambin a la consideracin de la durabilidad, de tal forma que se incluyan

las acciones del medio ambiente entre las posibles solicitaciones a las

que la estructura est sometida.

Helene (1998), Comenta que en los ltimos aos esta creciendo

significativamente el nmero de estructuras de Concreto con

manifestaciones patolgicas, principalmente con problemas de corrosin

de armaduras, como resultado del envejecimiento precoz de las

construcciones existentes. La introduccin de la durabilidad en el

proyecto de las estructuras de concreto puede ser efectuada, en principio,

a travs de uno de los siguientes procedimientos de amplio espectro:

Con base a experiencias anteriores

Con base en ensayos acelerados

A travs de mtodos deterministas

A travs de mtodos estocsticos o probabilsticos.


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Evidentemente esa visin es la que el medio tcnico puede tener hoy,

como consecuencia de la enorme evolucin que se ha dado en los ltimos

tiempos en este campo. En los primeros aos de las construcciones de

concreto, apenas la experiencia profesional y el buen sentido

comandaban los criterios del proyectista, siendo totalmente subjetivo lo

relativo a la durabilidad.

Por lo tanto, a pesar de no ser comn en la normalizacin disponible

hasta pocos aos atrs, hoy en da es conveniente e indispensable una

separacin ntida entre los ambientes preponderadamente agresivos a la

armadura de los ambientes predominantemente agresivos al concreto. De

la misma forma, la dosificacin o la composicin del concreto, o sea, la

proporcin y la naturaleza de los materiales que lo componen, deben ser

tratados en separado; concretos resistentes a los medios agresivos a la

armadura y concretos resistentes a los medios agresivos al propio

concreto.

Abarca y Alvarado Mxico (S/F), Durante el desarrollo de su trabajo

advierten que la durabilidad del concreto es un tema relevante y

constituye uno de los materiales ms importantes en el campo de la

ingeniera. Los autores de este estudio no analizan una aplicacin

prctica del concreto, ya que existe la suficiente informacin bibliogrfica

y de investigaciones como para lograr resultados confiables en la

actualidad, dejando una motivacin futura para la realizacin de una

metodologa de anlisis de vida til y su interaccin con otros materiales

de construccin. Adems comentan que el modelo de determinacin de la

durabilidad del concreto es un tema muy abordado por los profesionales

del ramo, por lo que se introduce en este estudio un anlisis sencillo

determinstico con el fenmeno de degradacin ms importante que es el

de la corrosin.

Los mtodos estocsticos no proporcionan una apreciacin tan

real, por ser anlisis que se realizan en perodos de tiempo muy extensos


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y que no suele poseer una metodologa sistemtica de estudio, en cambio

las pruebas aceleradas proporcionan buenas aproximaciones, se

recomienda guiarse por las referencias existentes. En el caso del

concreto, se aconseja la necesidad de plantear una metodologa para

determinar su vida de servicio en la interaccin con otros materiales de

ingeniera y otros fenmenos de degradacin, que en menor o mayor

medida juegan un papel preponderante a la hora de evaluar su vida til

dependiendo del uso estructural que se le d al concreto en diferentes

ambientes.

El ACI 201 define la durabilidad del concreto hecho con cemento

hidrulico como la habilidad para resistir la accin del intemperismo,

ataque qumico, abrasin o cualquier otro proceso de deterioro. Y

determina que el concreto durable debe mantener su forma original,

calidad y caractersticas de servicio cuando es expuesto a este ambiente.

Tomando como base estas condiciones, la expectativa de mejorar la

durabilidad y por tanto la vida til de cualquier estructura, est dada por la

definicin de sus condiciones de exposicin, condiciones de servicio y las

prcticas recomendadas en la construccin del elemento.

Uribe (2000), Tomando como base la expectativa de mejorar la

durabilidad y por tanto la vida til de cualquier estructura, est estar

dada por la definicin de sus condiciones de exposicin, condiciones de

servicio y las prcticas recomendadas en la construccin del elemento.

En la determinacin de cada uno de esos parmetros, las

condiciones de exposicin deben ser integradas a la posicin geogrfica,

el carcter del lugar y el medio de contacto. Las condiciones de servicio

que generan los daos ms comunes que afectan al concreto en su

durabilidad estn expresadas por ataque de sulfatos, exposicin al agua

de mar, ataque cido, carbonatacin, abrasin, corrosin del acero de

refuerzo y reacciones qumicas; y por ltimo, se deben tomar en cuenta


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las prcticas constructivas recomendadas; previas, durante y posteriores

a la colocacin del concreto.

Puesto que el deterioro prematuro de un elemento de concreto

tiene causas muy variadas y que pueden ocurrir en un elemento a un

mismo tiempo, es necesario identificarlas todas y reconocer su posible

procedencia, ms an, es necesario saber sus mecanismos de ocurrencia

y la magnitud de los daos que pueden provocar, ya que el

establecimiento de todas estas condiciones es vital para poder prolongar

la vida til de cualquier estructura. Este trabajo enfocar el estudio a un

anlisis del concreto como material, donde el buen diseo estructural

estara implcito y solo se evaluar los requerimientos de durabilidad.

Adems teniendo en consideracin que el costo de durabilidad es

necesariamente mayor a la no durabilidad, esta ofrece mayores beneficios

a mediano y largo plazo, por tanto se pretende comparar los beneficios o

prdidas de invertir en concretos durables y de esta forma demostrar que

invertir en estos sea visto como un hecho necesario en el momento de

construir, obteniendo como resultado una mayor durabilidad de la

estructura.

En los ltimos aos se ha incrementado el nmero de estructuras poco

durables, esto se debe a que muchas veces se hace mayor nfasis en

realizar construcciones que solamente presenten suficiente resistencia

para soportar las cargas a las que estar sometida durante su vida til, y

se ignora el diseo por durabilidad, lo que al cabo de un tiempo trae como

consecuencia prdidas econmicas y prdidas funcionales de la

estructura, adems de comprometer la seguridad de las personas que las

utilizan y las de terceros.

Uribe (2000), seala que un acertado diseo estructural no garantiza

por si solo el correcto funcionamiento de un proyecto. Son varios los

factores que se consideran en la ejecucin del diseo de un proyecto que

pueden intervenir en su desempeo a travs del tiempo. La preocupacin

por el tema de la durabilidad del concreto y la rehabilitacin de las


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estructuras es mundial, y ha sido a travs del estudio de casos como nos

hemos acercado a su entendimiento. Siguiendo el desarrollo del tema, se

ha querido en esta ocasin hacer referencia a algunos casos

documentados en Mxico donde se relacionan aspectos de costos,

prcticas constructivas aplicadas, especificaciones de diseo y relacin

estructura-durabilidad, que nos hablan en conclusin de la necesidad de

aplicar un diseo de concreto incluyente, en donde no se consideren

independientes las solicitudes estructurales del elemento y sus

condiciones de exposicin y servicio.

Calvo (S/F), expresa que las implicaciones econmicas de la no

durabilidad son muy grandes, en las ltimas dcadas se han

incrementado las necesidades presupuestarias para cubrir los costos

asociados a las actuaciones que demandan estas estructuras. Sin

embargo, el porcentaje anual de crecimiento de los presupuestos

asignados para conservacin, no es acorde ni tan siquiera con el de

creacin de infraestructura. Se hace necesario, por tanto, conocer y tener

en cuenta todos los posibles mecanismos de degradacin, para adoptar

medidas especficas en cada una de las fases que atraviesan las

estructuras (proyecto, construccin, conservacin y explotacin),

considerando siempre que los costos de no tener en cuenta la durabilidad

crecen de forma exponencial con la fase en que se encuentre la

estructura.

Helene (1996), menciona que vale resaltar que desde el punto de

vista econmico todas las medidas relacionadas a la durabilidad tomadas

a nivel de proyecto son siempre ms convenientes, ms seguras y ms

baratas que medidas protectoras tomadas a posteriori. Los costos de

inversin en la estructura para alcanzar un cierto nivel de durabilidad y

proteccin, crecen progresivamente cuanto mas tarde se haga dicha

intervencin, la evolucin de ese costo puede ser semejante al de una

progresin geomtrica de razn 5, conocida por ley de los 5 o regla de

Sitter.


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Debido al alto costo de los materiales y las tecnologas complejas

involucradas, solo han encontrado aplicaciones limitadas. El concreto

ordinario es el material de eleccin para la construccin, debido a que es

un producto relativamente econmico y de tecnologa simple. Por lo tanto,

el reto consiste en hacer que el concreto ordinario sea un material de

construccin de alto rendimiento y muy durable para las estructuras

futuras.

La evaluacin sistemtica de las solicitaciones de cada estructura

de concreto redundar en beneficios econmicos para todas las partes

involucradas al hacer estructuras ms duraderas y seguras. En la

utilizacin de concreto durable no es posible realizar anlisis de costos

simplistas, al comparar productos convencionales contra aquellos que son

de alto comportamiento, ya que si tomamos en cuenta los casos

presentados en este documento, se puede concluir con claridad que los

costos finales derivados del producto original, su mantenimiento y

reparacin, sern siempre superiores a los costos originales derivados de

un producto de alto desempeo.

Rincn y Otros Venezuela (1998), Los costos de mantenimiento de

la estructura, como los de correccin o contencin de las fallas generadas

por el fenmeno de corrosin, cuando estos son tcnicamente posibles,

son econmicamente tan significativos como para que se estimule le

investigacin cientfica y tecnolgica.

Anzola Venezuela (2002), En las ultimas dcadas paralelamente a

grandes logros en la realizacin de obras civiles se ha registrado una

importante cantidad de obras lesionadas, sin prestar el servicio para el

cual fueron construidas, originndose fallas en el sistema, reduciendo la

vida til de la estructura y por consiguiente la confiabilidad de las mismas.

El grado de confiabilidad es un compromiso del costo hecho en la etapa

de diseo, las fallas generalmente se deben al diseo deficiente de la

estructura y se ha demostrado que las fallas adicionales se deben a un

escaso mantenimiento preventivo o a la falta de control de calidad de la


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obra. La corrosin de la armadura es una de las causas ms habituales

responsable del deterioro de las estructuras de concreto que est

llevando a elevados gastos de reparacin y mantenimiento, con la

preocupacin que ello supone para las administraciones que son las

propietarias de las obras pblicas y los particulares, cuyas viviendas

sufren deterioros prematuros. El Ingeniero al construir en ambientes

agresivos debe tomar medidas adicionales para obtener mayor

durabilidad entendindose por durabilidad el periodo de tiempo en el cual

la estructura funciona correctamente sin ninguna otra intervencin

adicional al mantenimiento programado.

Helene Brasil (1998), ha mencionado en varias ocasiones que en

los ltimos aos ha crecido significativamente el nmero de estructuras de

concreto con manifestaciones patolgicas en Brasil, siendo la corrosin

del acero de refuerzo la mas frecuente como resultado del envejecimiento

precoz de las construcciones existentes, por la despasivacin de las

armaduras embebidas en el concreto, producida por el uso de concretos

de mala calidad y a la existencia de medio ambientes altamente agresivos

provocando una disminucin drstica del pH.

Uribe Mxico (2000), El acelerado deterioro de las estructuras de

concreto en Mxico es la causa fundamental para que se d un cambio en

el diseo y construccin de las mismas. Dicho cambio tiene la obligacin

de analizar en forma particular las condiciones de exposicin y servicio de

cada elemento y ejecutarlas mediante la aplicacin de las prcticas

constructivas recomendadas por los comits internacionales de

construccin.

El concreto se comportar en general de manera satisfactoria

cuando est expuesto a variadas condiciones atmosfricas, a la mayor

parte de aguas y suelos que contengan sustancias agresivas y a muchas

otras clases de exposicin qumica. Existen sin embargo algunos

ambientes qumicos, incluso de origen natural, en los cuales la vida til de


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una estructura, aunque est elaborada con el mejor concreto, ser corta,

a menos que se tomen medidas y cuidados especficos. El conocimiento

de esas condiciones permitir tomar dichas medidas para prevenir el

deterioro o reducir la velocidad con la que el dao ocurre.

De manera natural, el concreto proporciona proteccin contra la

corrosin del acero, en virtud de su alcalinidad. El grado de proteccin

estar en funcin del recubrimiento de concreto, su calidad, los detalles

de construccin y el grado de exposicin. La revisin efectuada a lo largo

de este estudio demuestra que no hay duda respecto de que un concreto

impermeable y de buena calidad ser el mejor medio para prevenir la

corrosin. No obstante, debe destacarse que no importa lo cuidadosas y

exigentes que sean las especificaciones para preparar la mezcla; siempre

se requerir una minuciosa supervisin en el sitio para asegurar que se

siguen las tcnicas adecuadas para un buen colocado, vibrado y curado.


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CORROSIN DE LA ARMADURA

La corrosin de la armadura es un proceso electroqumico que

provoca la degradacin (oxidacin) del acero embebido en el concreto,

que resulta de la falta de uniformidad en el acero (diferentes aceros,

soldaduras, sitios activos sobre la superficie del acero), contacto con

metales menos activos, as como tambin, de las heterogeneidades en el

medio qumico o fsico (hormign) que rodea al acero y de la naturaleza

del hierro. Aunque la potencialidad para la corrosin electroqumica

puede existir debido a la falta de uniformidad del acero en concreto, la

corrosin normalmente se previene por la formacin de la capa

pasivante. Pero, cuando las condiciones de servicio cambian y el

concreto se altera o a travs de l penetran sustancias agresivas, se

produce el rompimiento de esta pelcula y la corrosin de las armaduras

se desencadena con una triple consecuencia:

- El acero disminuye su seccin o incluso se convierte

completamente en xido,

- el concreto puede fisurarse o delaminarse debido a las presiones

que ejerce el xido expansivo al generarse y,

- la adherencia armadura concreto disminuye o desaparece.

La corrosin es un proceso que ocurre en la fase acuosa, en el caso

del concreto armado, el fenmeno tiene lugar en la solucin existente en

los poros interiores.

Todo proceso de corrosin electroqumica requiere de la presencia de

al menos cuatro elementos (DURAR, 1998):

a) Un nodo, donde ocurre la oxidacin.

b) Un ctodo, donde ocurre la reaccin de reduccin.

c) Un conductor elctrico por donde circulan los electrones liberados

en el nodo y consumidos en el ctodo.

d) Un electrolito (el concreto), donde ocurren dichas reacciones.


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Causas de la corrosin de las armaduras

Se ha identificado que la principal causa de corrosin del acero del

refuerzo embebido en el concreto tiene origen en una diferencia potencial

electroqumica en la que es comn la presencia de una corriente elctrica

que inicia el fenmeno de corrosin electroltica, aunque tambin se

reconoce que este tipo de proceso se puede manifestar por un ataque

qumico directo.

Como consecuencia de los procesos de corrosin del acero, se

pueden tener dos efectos claramente diferenciados en las estructuras de

concreto. Por una parte, debido a la corrosin del acero de refuerzo

disminuye la seccin del acero, con lo que pierde su adherencia a la

pasta, se afectan en forma negativa sus propiedades mecnicas y, por

tanto, merma su capacidad de trabajo estructural. Por otra parte, ocurren

cambios volumtricos que se derivan de la formacin de los productos de

la corrosin, donde dichos cambios generan presiones lo suficientemente

poderosas para agrietar la pasta de concreto y, en casos extremos,

provocar desprendimientos de concreto.

Para mitigar la ocurrencia de los procesos corrosivos, se deben

identificar las principales causas que lo favorecen, lo cual se ha hecho de

acuerdo con lo siguiente:

Excesiva porosidad del concreto (concreto permeable al agua y al

aire).

Reducido espesor del recubrimiento de concreto sobre el refuerzo.

Existencia de grietas en la estructura.

Alta concentracin de agentes corrosivos en los componentes del

concreto.

Manifestacin de corrientes elctricas en el concreto (corrientes

parsitas o generadas internamente por diferencia de potencial).


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Segn Andrade (1988) son esencialmente dos las causas que pueden

dar lugar a la destruccin de la capa pasivante del acero:

La presencia de una cantidad suficiente de cloruros (tanto porque

se aadan durante el amasado como porque penetren desde el

exterior), u otros iones despasivantes en contacto con la armadura,

y

la disminucin de la alcalinidad de hormign por reaccin con

sustancias cidas del medio.

Es importante resaltar que sin la presencia simultnea en el concreto

de oxgeno y humedad no es termodinmicamente posible la corrosin y,

sin una cantidad mnima crtica, no es posible que se desarrolle con

velocidad apreciable. Ambos factores tienen un carcter ambivalente,

pues cuando las armaduras estn pasivadas, una cierta cantidad de

oxgeno y humedad pueden servir para engrosar la capa pasivante, pero,

cuando las armaduras se corroen activamente, actan acelerando

notablemente el ataque. En su ausencia, sin embargo, lo detienen

completamente (DURAR, 1998).

Tipos de corrosin

Fontana ha clasificado los diferentes tipos/formas de corrosin de

acuerdo a la apariencia fsica del ataque. Los diferentes tipos de corrosin

que pueden presentarse en el acero embebido en el concreto son los

siguientes:

1. Corrosin localizada:

a. Corrosin por picaduras:

Las picaduras se forman por la disolucin localizada de la pelcula pasiva

tpicamente resultan del ingreso de iones cloruros al medio, bien sea


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porque provienen del medio exterior o porque fueron incorporados en la

masa de concreto. De esta manera, se forma una celda de corrosin

donde existe un rea pasiva intacta, actuando como ctodo, en la cual se

reduce el oxgeno y una pequea rea donde se ha perdido la pelcula,

actuando como nodo, en la cual ocurre la disolucin del acero. Varios

factores actan en conjunto para mantener o profundizar las picaduras

existentes, ms que para extender la corrosin o generar nuevas

picaduras.

b. Corrosin en espacios confinados:

La corrosin de este tipo puede ocurrir cuando sobre la superficie del

metal existe un espacio lo suficientemente resguardado que evita el

acceso continuo del oxgeno a esa zona, pudiendo crearse celdas

diferenciales de oxgeno que inducen a la corrosin del refuerzo.

c. Corrosin bajo tensin:

Este tipo de corrosin ocurre cuando se dan conjuntamente dos

circunstancias: esfuerzos de traccin sobre el acero y un medio agresivo.

Esta corrosin se caracteriza por ocurrir en aceros sometidos a elevadas

tensiones en cuya superficie se genera una microgrieta que va

progresando muy rpidamente provocando la rotura brusca y frgil del

metal, aunque la superficie puede no mostrar prcticamente signos de

ataque. La corrosin bajo tensin es un fenmeno muy especfico y por

fortuna, poco frecuente, que en general va asociado a una falta de calidad

del concreto o a la presencia de determinados iones como los sulfuros,

que provocan fcilmente este tipo de ataque.

d. Corrosin por corrientes de interferencia:

Se define como las corrientes que fluyen en una estructura y que no

forman parte del circuito elctrico / celda electroqumica especfica. Estas

son corrientes que penetran en el metal y lo corroen en el punto de salida

hacia el medio. Es importante destacar que si el acero se encuentra


22


pasivado en un concreto no contaminado por cloruros, esta corriente de

interferencia no producir la corrosin del refuerzo, ya que lo podra

mantener pasivo o llevar a la zona de inmunidad. Por el contrario, si el

concreto contiene cloruros, la corrosin de refuerzo se vera acelerada

drsticamente por el efecto de estas corrientes.

2. Corrosin uniforme / generalizada:

Es el resultado de una prdida generalizada de la pelcula pasiva,

resultante de la carbonatacin del hormign y/o la presencia de excesiva

cantidad de iones cloruro. Tambin puede ocurrir por efecto de la

lixiviacin del concreto producida por percolacin y/o lavado por aguas

puras o ligeramente cidas.

3. Corrosin galvnica:

Este tipo de corrosin se puede dar cuando existen dos metales

diferentes en el medio electroltico. En el caso del acero en el concreto,

esta situacin se dar una vez que en alguna zona se dae o no se forme

la pelcula pasiva caracterstica. Esta zona actuar como nodo frente al

resto del material, donde permanece la pasivacin, el cual actuar como

ctodo. Tambin se podra presentar cuando el refuerzo se encuentre en

contacto con otros conductores ms nobles.

Factores desencadenantes de la corrosin

Se denomina as a aquel conjunto de circunstancias que inducen la

despasivacin del acero embebido en el concreto. Los factores que

afectan la corrosin estn asociados fundamentalmente a las

caractersticas del concreto, al medio ambiente y a la despasivacin de

las armaduras en los componentes estructurales afectados (Rehabilitar).


23


Dosificacin del concreto

El concreto debe ser slido, homogneo, compacto, resistente y poco

poroso, que garantice, adems de sus significativas prestaciones

mecnicas, la proteccin de la armadura de acero de la estructura, de las

acciones agresivas de los agentes externos.

La dosificacin del concreto es un factor que influye de forma

significativa en el comportamiento futuro de ste, como elemento

protector del acero de refuerzo.

El concreto debe ser dosificado por mtodos que proporcionen su

mxima compacidad, lo que significa garantizar su mnima porosidad.

Esta porosidad es aportada fundamentalmente por la pasta de cemento

endurecida y es a travs de ella que el agua ejerce su funcin de vector

de transferencia de los elementos agresivos externos, razn por la cual la

relacin agua-cemento, el grado de hidratacin y la cantidad de pasta son

factores determinantes en la cantidad y tipos de poros del concreto

(DURAR, 1998).

Compacidad y homogeneidad

La compacidad del concreto es la propiedad ms importante del mismo

a los efectos de su resistencia a la penetracin de los agentes agresivos

externos. Ella es inversamente proporcional a la porosidad y mientras

ms alta sea la primera, expresa en que magnitud est protegido el acero

de la armadura minimizando significativamente la carbonatacin y el

ataque de los cloruros, que son los agentes agresivos ms importantes.

La compacidad es funcin, principalmente, de la cantidad y calidad de

los materiales y de la adecuada proporcin entre ellos. Sin embargo, sta

puede verse afectada por un mal mezclado y un mal transporte, ya que

esto afecta la homogeneidad del concreto, propiciando la segregacin de

los materiales. De igual manera, la segregacin se puede producir por un

mal colocado del concreto y/o inadecuado proceso de compactacin.


24


La homogeneidad del concreto es la cualidad por la cual los distintos

componentes del mismo aparecen igualmente distribuidos en toda su

masa. A pesar, de que el concreto es un material de naturaleza

heterognea, su homogeneidad se puede lograr a travs de un adecuado

proceso tecnolgico de produccin, transporte, colocacin, compactacin

y curado.

De esta manera, un concreto que posea una adecuada compacidad y

homogeneidad garantizara la proteccin de la armadura, en el ambiente

especfico para el cual fue diseada la mezcla (DURAR, 1998).

Espesor de recubrimiento

La capa de concreto que denominamos recubrimiento protege al acero

evitando la permeabilidad al oxgeno y la humedad y proporcionando un

ambiente de elevada alcalinidad que pasiva al refuerzo (Porrero, y otros,

1996).

La proteccin que confiere el concreto que recubre las barras de acero

de una estructura de concreto armado o pretensado depender del grado

de impermeabilidad de ste, que a su vez estar dado por su compacidad

y homogeneidad en esa zona.

El espesor de esta capa de concreto es importante para garantizar la

proteccin de la armadura, dependiendo del ambiente al cual va a estar

expuesto. Sin embargo, estructuralmente es recomendable que este

espesor sea el mnimo indispensable, ya que por ser una zona

desprovista de armadura, pudiera verse afectada por fisuracin,

particularmente si el elemento est sometido a esfuerzos de traccin

(DURAR, 1998).


25


Curado

Para conseguir un buen concreto con las propiedades deseadas, hay

que curarlo en un ambiente adecuado, despus de su colocacin en obra

y al menos durante los primeros das de su vida.

El curado tiene por finalidad impedir la prdida de agua y controlar la

temperatura del mismo durante el proceso inicial de hidratacin de los

componentes activos del cemento, ya que la prdida de agua agrieta al

concreto y abre la puerta a los agentes agresivos.

El fin ltimo del curado es lograr que el espacio lleno por agua; en la

pasta fresca, sea ocupado por los productos hidratados del cemento, es

decir, que se produzca la hidratacin en los capilares llenos de sta, para

lo cual habr que impedir que, el agua se escape o, sustituir la que se

haya perdido por evaporacin, mediante agua externa (Fernndez. C,

1993).

De esta manera, se logra con el curado, el mejoramiento de las

resistencias mecnicas, se gana impermeabilidad, se aumenta la

resistencia al desgaste y abrasin y se logra mayor durabilidad (Porrero y

otros, 1996).

Humedad ambiental

La presencia de agua es imprescindible para la corrosin en medios

neutros y alcalinos, pues interviene en el proceso catdico de reduccin

del oxgeno:

2H2O + O2 + 4e 4OH

Adems, el agua es necesaria para la movilidad de los iones a travs

del electrolito.

El contenido de humedad es el factor que ms influye en la velocidad

de corrosin. Si los poros estn saturados de humedad, la resistividad

ser la menor posible; pero debido a que el oxgeno tendr que disolverse

en el agua para alcanzar a la armadura, se dice que el proceso est


26


controlado por el acceso de oxgeno, y las velocidades de corrosin no

sern las ms elevadas sino moderadas e inclusive muy bajas, como es

el caso de estructuras situadas en el mar a cierta profundidad.

Cuando los poros contienen poca humedad, la resistividad es muy

elevada y el proceso de corrosin se ve dificultado. En este caso, la

velocidad de corrosin ser baja.

Las velocidades de corrosin mximas slo se dan en concretos con

contenidos altos de humedad, pero sin saturar los poros. En este caso el

oxgeno llega libremente hasta la armadura y la resistividad es

suficientemente baja para permitir velocidades de corrosin (Andrade,

1988).

La humedad relevante, es decir, la que influye en los procesos de

corrosin, es la realmente contenida en los poros. A este respecto, debe

tenerse presente que la humedad ambiental y la del concreto slo

coinciden en regmenes estacionarios y que en condiciones cambiantes

es mayor la humedad del concreto, porque ste pierde agua a menor

velocidad de lo que gana a causa de la existencia de tensiones capilares.

Este ltimo fenmeno puede verse acrecentado cuando el concreto est

contaminado con cloruros, a causa del carcter higroscpico de los

mismos. Asimismo, aunque el ambiente exterior est seco, el interior del

concreto no se seca ms que cuando tales circunstancias se prolongan

largo tiempo (DURAR, 1998).

Efecto del oxgeno

No es posible que el proceso de corrosin se desarrolle sin que llegue

una mnima cantidad de oxgeno hasta las armaduras, es decir, es

necesaria una cierta aireacin de las mismas.

Durante mucho tiempo se ha considerado que el acceso o flujo de

oxgeno es el factor determinante de la velocidad de corrosin. Pero el

estado actual de conocimientos descarta esta hiptesis, por lo que no son

vlidas las extrapolaciones al fenmeno de corrosin de las armaduras de


27


los ensayos de permeabilidad del concreto, cuando se utiliza la presin

mecnica como fuerza impulsora de los gases.

Si el flujo de oxgeno fuera el factor determinante de la velocidad de

corrosin, sin duda sta debera ser mayor en un concreto seco

conservado por ejemplo en una atmsfera con un 50% de HR, que en un

concreto hmedo donde el flujo de oxgeno es menor, ya que ste tiene

que disolverse previamente en el agua contenida en los mismos. Sin

embargo, la evidencia experimental muestra claramente que la velocidad

de corrosin es mxima cuando los poros tienen suficiente agua, sin

llegar a saturarse, como para facilitar el proceso de corrosin.

Cuando el concreto es denso y el ambiente exterior contiene unos

niveles medios de humedad, los poros estn completamente saturados de

agua a partir de los 3-4cm de exterior. Por lo tanto, si existen armaduras

ms interiores y stas estn despasivadas, su velocidad de corrosin

estar limitada, pero si estn ms cercas de la superficie, su velocidad de

corrosin puede ser muy elevada.

En la prctica, una aproximacin gruesa, pero suficiente y no

sofisticada, para conocer la mayor o menor bondad de un concreto en

relacin a su permeabilidad al oxgeno es medir su porosidad o ndice de

huecos accesibles (DURAR, 1998).

Efecto de la temperatura

La temperatura juega un doble papel en los procesos de deterioro. Por

un lado, su incremento promociona la movilidad de las molculas

facilitando el transporte de sustancias; por otro, su disminucin puede dar

lugar a condensaciones que, a su vez, pueden producir incrementos

locales importantes del contenido de humedad del material. Adems, la

cantidad absoluta de vapor de agua en la atmsfera vara de con la

temperatura. Existe un efecto opuesto entre humedad y temperatura, ya

que al aumentar sta ltima se evapora humedad y cuando desciende,

condensa agua lquida en los capilares.


28


Finalmente, es importante destacar que estos tres factores

ambientales: humedad, oxgeno y temperatura, tienen efectos

contrapuestos y que, por tanto, no es fcil predecir la evolucin del

proceso de corrosin a partir de uno slo. Esta caracterstica del efecto

inversor lleva a mltiples predicciones errneas de comportamiento de

las armaduras (DURAR, 1998).

Iones despasivantes

a) Cloruros:

Como se mencion con anterioridad, los cloruros provocan una

disolucin localizada de la capa pasiva, dando lugar a ataques puntuales

(picaduras) que pueden reducir drsticamente la seccin de trabajo del

acero, en espacios de tiempo relativamente cortos.

Los iones de cloruro de origen marino son una de las causas ms

frecuentes y ms graves de corrosin del concreto armado. Estos iones

pueden llegar al concreto por encontrarse sumergido en aguas salobres, o

enterrado en zonas salobres, pero tambin es posible que lleguen a la

superficie del material en gotculas de agua salobre, arrastradas por el

viento. A veces, si las condiciones son apropiadas, pueden alcanzar

grandes distancias. El agua de las gotculas se evapora sobre la

superficie del concreto y se comienza a acumular la sal. Tambin pueden

incorporarse en la mezcla por alguno de los componentes.

El concreto puede tolerar la presencia interna de cloruros, en

pequeas proporciones. La magnitud precisa de esas proporciones no se

puede establecer como cifra lmite, ya que depende de las condiciones

agresivas complementarias del medio ambiente, el tipo de acero utilizado

y de la calidad del concreto del caso (Porrero y otros, 1996).


29


En relacin al lmite mximo de cloruros es importante mencionar que

parte de ellos se puede combinar con las fases alumnicas y ferrticas de

los cementos, por lo que slo son peligrosos los que quedan sin combinar

o libres. La proporcin entre libres y combinados tampoco es constante,

al estar influida por la finura del cemento, su contenido en yeso, la

temperatura durante el fraguado y la humedad de los poros del concreto.

Tres son los aspectos a considerar en el caso de cloruros que

penetren desde el exterior:

- el tiempo que tarda en llegar hasta la armadura

- la proporcin que induce la despasivacin

- la velocidad de corrosin que provoca una vez desencadenada la

corrosin

En cuanto al tiempo que tardan los cloruros en llegar a la armadura en

una estructura ya construida, lo importante es averiguar a que

profundidad han penetrado en el momento de hacer la inspeccin, ya que

el recubrimiento de concreto debe ser superior a la profundidad que sean

capaces de alcanzar estos iones en el tiempo previsto de vida til de la

estructura (DURAR, 1998).

b) Sulfatos:

Los medios de contacto agresivos para el concreto estn

caracterizados por suelos y aguas superficiales o freticas que contienen

sustancias que atacan qumicamente al concreto.

De manera comn, las sales inorgnicas presentes en estos medios son

los sulfatos, los cuales se encuentran en diferentes niveles de

concentracin en la naturaleza. Cuando se estiman en concentraciones

pequeas, se consideran prcticamente inofensivos, pero a medida que

incrementan su nivel de concentracin, su presencia se vuelve una

condicin de riesgo para las estructuras de concreto ya que puede


30


producir cambios volumtricos en los elementos, de tal forma que ocurra

un deterioro prematuro del concreto. Cabe mencionar que la condicin

ms desfavorable cuando existen sulfatos es cuando stos se encuentran

solubles en agua.

El in sulfato (SO4-2) puede estar presente en las aguas residuales

industriales en forma de solucin diluida de cido sulfrico; en las aguas

del subsuelo, pocas veces aparece el sulfato en forma inica, siendo

mucho ms frecuentes sus sales, es decir, los sulfatos. El contenido de

sulfatos, por tanto, ser expresado como concentracin del anin SO4-2 en

mg/L.

El in sulfato forma sales. Las sales perjudiciales para el concreto se

encuentran preferentemente en los terrenos arcillosos o en sus capas

freticas. De estas sales las ms peligrosas son las siguientes: los

sulfatos ms perjudiciales para el cemento Prtland son los amnicos,

clcicos, magnsicos y sdicos; los sulfatos potsico, cprico y alumnico

son menos peligrosos, mientras que los sulfatos bricos y el de plomo son

insolubles y, por lo tanto, inofensivos para el concreto.

La presencia de sulfatos en un agua que est en contacto con una

pasta endurecida de cemento, puede incrementar considerablemente la

solubilidad de los componentes de dicha pasta y causar, por una parte el

desarrollo de la degradacin del concreto por lixiviacin. De otro lado, la

presencia de sulfatos puede ocasionar una reaccin de cambio de base,

en el curso de la cual el catin del sulfato ser sustituido por Ca-2,

originndose la degradacin del concreto por reaccin de cambio inico.

En ciertas circunstancias puede ocurrir, sin embargo, que la presencia de

sulfatos d lugar a una degradacin por expansin debido a la formacin

de otros componentes estables en la masa endurecida del cemento.


31


Una de las causas de nocividad de los sulfatos es el yeso que se

forma al reaccionar el anin sulfato del agua con el Ca(OH)2 liberado por

el cemento, el cual se deposita en los poros del concreto en donde se

cristaliza con absorcin de dos molculas de agua. Este proceso de

reaccin qumica y cristalizacin, que es acompaado de un incremento

de volumen, ejerce una accin expansiva en los poros del concreto

especialmente en las capas superficiales y termina por lograr su

desmoronamiento (DURAR, 1998).

Carbonatacin

Es un deterioro superficial del concreto que aunque no afecta toda la

masa, tiene importancia (Porrero y otros, 1996).

Los principales efectos de la carbonatacin son una clara

disminucin del pH de la pasta de concreto, que como consecuencia

genera una disminucin de la proteccin que da la pasta a la corrosin del

acero de refuerzo. El principal promotor de la corrosin es el CO2 que se

encuentra presente en el ambiente de manera regular, cuando se

combina con la temperatura, la humedad relativa y la permeabilidad del

concreto.

Altas tasas de carbonatacin ocurren cuando la humedad relativa

se ubica entre 50 y 80 por ciento, y cuando sta tiene valores 25 por

ciento, la carbonatacin se considera insignificante. Se ha identificado que

el agua contiene ms de 20 ppm de CO2 agresivo, lo cual puede favorecer

la rpida carbonatacin de la pasta de cemento Prtland; por otra parte,

se ha concluido que en aguas con libertad de movimiento con 10 ppm o

menos de CO2 agresivo, el riesgo de carbonatacin resulta insignificante.

La carbonatacin ocurre como resultado de la reaccin qumica entre

el hidrxido de calcio ( Ca(OH)2 ) y otros lcalis (Sodio y Potasio)

presentes en la solucin de los poros con el dixido de carbono (CO2)


32


atmosfrico. Como resultado de esta reaccin se forma carbonato de

calcio (CaCO3) y se acidifica el concreto (Manual Rehabilitar).

El carbonato de calcio es un producto compacto y resistente bajo

ciertas condiciones de humectacin, sufre una retraccin que genera una

red de microgrietas, que son puntos de entrada para un nuevo anhdrido

carbnico y otros materiales contaminantes. La carbonatacin del

concreto produce una disminucin del pH alcalino (12-14) en las

soluciones de los poros, con lo cual ya no se puede mantener el acero de

refuerzo en estado pasivo (Porrero y otros, 1996).

Cuando se produce un cambio abrupto de pH en el interior del

concreto se produce un frente carbonatado. La velocidad de avance de

este frente es de vital importancia para calcular el tiempo que tardar ste

en llegar hasta la armadura. La velocidad de avance es funcin

fundamentalmente de:

- el contenido en humedad del concreto,

- su porosidad (relacin a/c) y

- su contenido en materia alcalina carbonatable.

El contenido de humedad resulta crucial, ya que si lo poros estn

completamente secos, el CO2 no podr reaccionar y, si estn

completamente saturados, su penetracin ser muy lenta, debido a la

baja solubilidad del CO2 en el agua. Slo cuando los poros estn

parcialmente llenos de agua (entre 50 y 80%) es cuando se dan las

condiciones ptimas para la carbonatacin.

La porosidad del concreto es tambin un parmetro muy importante,

ya que los poros capilares de menor tamao estn generalmente siempre

saturados de humedad y por tanto inaccesibles a la carbonatacin. Los

concretos porosos se carbonatan a gran velocidad.


33


Finalmente, el contenido en CaO y de alcalinos (sodio y potasio) son

las materias susceptibles a carbonatarse. Cuanto mayor sea su

contenido, menor ser la velocidad de carbonatacin.

La carbonatacin es un fenmeno mucho menos peligroso que la

corrosin por cloruros, ya que sta ltima presenta velocidades de

corrosin mucho mayores que los originados por la carbonatacin

(DURAR, 1998).

Estado superficial del acero

Siendo la superficie del acero la primera interfase con el medio, es

lgico pensar que su estado superficial afectar las reacciones que

tendran lugar en contacto con l. En trminos generales, el acero cuya

superficie posee la cubierta de xidos provenientes del proceso de

conformado (mill scale) se presenta menos reactivo que aqul cuya

superficie est libre de dicha capa. No obstante, la presencia de

productos de oxidacin producidos por la corrosin atmosfrica no

necesariamente demuestran igual comportamiento, siendo incluso

altamente probable que de estar contaminados con agentes agresivos

como el in cloruro, se propicie la corrosin (DURAR, 1998).

Lixiviacin por aguas blandas

La degradacin no slo puede ser causada por agua que contenga

sustancias agresivas, sino tambin por aguas totalmente puras, libres de

sales, por aguas blandas que tengan pocas impurezas o por aguas de

condensacin industrial, aguas de fusin de glaciares, aguas de nieve,

aguas de lluvia, aguas pantanosas blandas y algunas aguas procedentes

de grandes profundidades. El concreto es rpidamente atacado por las


34


aguas blandas agresivas, las cuales tienden a disolver el calcio de la

estructura.

La lixiviacin del hidrxido de calcio del concreto, es decir, la reduccin

de su contenido de CaO, conduce, por lo tanto, a la destruccin de los

restantes componentes del concreto, silicatos, aluminatos y ferritos

hidratados; como consecuencia, el concreto pierde su resistencia y se

desmorona. Las combinaciones anteriormente citadas slo son estables

mientras que la concentracin del Ca(OH)2 del agua del cemento sea

superior a un cierto valor que recibe el nombre de concentracin lmite o

umbral. Los concretos de cemento Prtland son atacados fuertemente y

destruidos cuando el contenido de CaO del cemento, determinado

analticamente, se reduce en ms de un 20% como resultado de la

lixiviacin. Este efecto permite que el acero de refuerzo se corroa, ya que

pierde su pelcula pasiva al exponerse directamente al ambiente por el

desmoronamiento del concreto y la reduccin de su alcalinidad (DURAR,

1998).

Adherencia entre el concreto y el refuerzo

Puesto que en la mayora de los casos el concreto se utiliza en

combinacin con acero de refuerzo, la resistencia y adherencia de estos

dos materiales es de suma importancia. La adherencia se obtiene

principalmente de la friccin y adhesin entre el concreto y el acero, y

puede resultar afectada por la contraccin del concreto en relacin con la

del acero. No obstante, la adherencia no slo implica las propiedades del

concreto, sino tambin las propiedades mecnicas del acero y la posicin

de ste dentro del elemento de concreto (Neville, 1988).

Debido al aumento del volumen asociado a la transformacin del acero

en xido de hierro, la corrosin del acero de refuerzo ejerce esfuerzos de

tensin sustanciales en el hormign circundante a las barras oxidadas.


35


Tambin se manifiesta adicionalmente este proceso por la aparicin de

manchas, agrietamientos y fisuracin del recubrimiento del hormign del

refuerzo. Al propio tiempo la seccin transversal del acero de refuerzo se

reduce. Como consecuencia de este proceso continuado, un agotamiento

estructural puede ocurrir mediante una prdida de adherencia entre el

acero y el hormign, debido a grietas y fisuracin o bien como resultado

de la reduccin de la seccin transversal del acero. Este ltimo efecto

puede tener una significacin especial en estructuras de hormign

pretensado en las cuales un grado relativamente pequeo de la corrosin

de los cables de acero para pretensar puede ocasionar una falla. Pero,

tambin en las estructuras de hormign armado ms comunes, los

procesos degradantes descritos, conducen en todos los casos a la

prdida de su durabilidad y utilidad o a su desplome en casos extremos

(Virtevo A. O`Reilly, 1998).


36


AGRESORES DEL CONCRETO Y COMO ENFRENTARLOS

Una forma sencilla de abordar esta problemtica actual de las

estructuras de concreto es citar algunos ejemplos donde la ignorancia o la

poca importancia dada a la durabilidad durante su diseo y la falta de

evaluacin de las condiciones de exposicin y servicio de los elementos

se tradujo en el deterioro acelerado de las estructuras, con sus

subsiguientes problemas operativos., mantenimiento, costos de

reparacin y disminucin de su vida til.

Condiciones de exposicin

La determinacin de las condiciones de exposicin de cualquier

elemento se deben evaluar en atencin a la agresividad del ambiente. En

el caso de las condiciones que prevalecen en el interior del concreto, la

condicin ms inestable que afecta la durabilidad del mismo es la que se

produce por las reacciones deletreas entre el cemento y los agregados.

Posicin geogrfica

Cuando se considera la elaboracin de concreto, las condiciones

climatolgicas se tienen como un grupo de variables importantes, las

cuales pueden ser identificadas y agrupadas en tres diferentes categoras:

1. Intervalo de baja temperatura, en que deben aplicarse medidas

para proteger el concreto fresco y endurecido contra el fro excesivo.

En un clima fro la trabajabilidad se incrementa, el fraguado final se

retarda y la generacin de resistencia de compresin se difiere

considerablemente. En el caso de producirse heladas durante la puesta

en obra, de congelarse el concreto antes de fraguar se incrementa el

volumen total y se retrasa el endurecimiento.


37


2. Intervalo de temperatura moderada, en que no se requieren

medidas especiales en este aspecto para el uso del concreto en la

construccin de estructuras ordinarias.

3. Intervalo de altas temperaturas, durante cuya manifestacin se

recomiendan precauciones con el objeto de prevenir los efectos

perjudiciales del calor excesivo principalmente sobre el concreto fresco y

recin vaciado. Tales como disminucin de la resistencia a la compresin,

rpida desecacin y evaporacin del agua superficial del concreto,

aumento de la porosidad.

Carcter del lugar

Al definir el carcter del lugar, se pueden definir tres ambientes

bsicos de referencia: urbano, rural o industrial. En cada uno de estos

sitios se pueden definir varias condiciones relativas al carcter del lugar

que permiten establecer diversos subambientes; en la creacin de esta

subdivisin se toman como base la humedad y la exposicin a sustancias

qumicas agresivas.

En orden de menor a mayor condicin de riesgo se puede obtener la

siguiente clasificacin referida a la humedad relativa del lugar:

Ambiente seco

. Interior de habitacin u oficina con humedad relativa 80%.

Ambiente hmedo

. Habitacin interior con humedad relativa 80%.

. Exterior, en contacto con agua o terreno no agresivo.

Ambiente marino

. Parcial o totalmente inmerso en el mar o zona perifrica.


38


. rea rica en sales o zona Costera.

Ambiente con ataque qumico dbil

. Contacto con sustancias dbilmente agresivas.

. rea industrial o urbana con dbil contaminacin.

Ambiente con ataque qumico medio

. Contacto directo con sustancias moderadamente agresivas.

. rea industrial o urbana con alta contaminacin.

Ambiente con ataque qumico fuerte

. Contacto con sustancias fuertemente agresivas.

Ataque qumico

El ataque qumico al concreto est representado por muy diversos

componentes, los cuales pueden tener muy diversos orgenes y fuentes

de aporte, de tal manera que es necesario conocerlos para reconocer

cules son sus posibles efectos nocivos en contacto con el concreto.

Una vez colocadas, las estructuras de concreto tienen contacto

directo con concreto, suelo o agua. Los ltimos dos medios son los nicos

que pueden tener un carcter agresivo que afecte la durabilidad de la

estructura que se encuentre en contacto con ellos, y esto se debe a que

de manera natural estos medios pueden contener, en concentraciones

variables, sustancias agresivas que pueden causar daos al cemento

Prtland.

Aunque la lista de sustancias agresivas para el concreto puede

resultar muy larga, las que se consideran ms comunes y agresivas son

los sulfatos, los cloruros, los lcalis, el calcio y el magnesio.


39


Se deben tomar precauciones para aislar la estructura de concreto

de su medio de contacto, para lo cual se ha recomendado la aplicacin de

una serie de medidas en forma individual y / o complementaria, que son

las siguientes:

Abatir el nivel fretico por medio de drenes o por cualquier otro

procedimiento adecuado.

Aplicar sobre la superficie del terreno o la cimentacin un producto

impermeabilizador u otro material que acte como tal, antes de desplantar

la estructura de concreto.

Aplicar un recubrimiento de proteccin sobre las superficies

terminadas de concreto que deban permanecer enterradas.

Sustituir el material producto de excavacin por otro exento de

sustancias agresivas para efectuar los rellenos de las cimentaciones.

Exposicin al agua de mar

El agua de mar contiene de manera natural elevadas

concentraciones de sulfatos (1,500 ppm) y de cloruros ( 20,000 ppm),

por lo que representa un medio de contacto francamente agresivo para el

concreto, ya que se debe cuidar la combinacin de efectos por la

concentracin elevada de este tipo de sales en el medio.

Abrasin

Por definicin, el ACI 116 considera como abrasin las acciones de

desgaste derivadas de la friccin y el frotamiento, mientras que la erosin

corresponde a la accin abrasiva de cavitacin en el concreto derivado de

la accin de cualquier fluido en movimiento.

De tal forma, se identifica que la resistencia a este proceso

depende de tres aspectos bsicos: la resistencia intrnseca de los


40


agregados a las acciones abrasivas y su composicin granulomtrica; la

resistencia mecnica del concreto, especficamente a la compresin, y los

diferentes aspectos prcticos involucrados en el uso del concreto y la

ejecucin de la obra.

Las condiciones anteriores, el American Concrete Institute 302 las

ha resumido y agrupado en una serie de deficiencias que afecta en forma

directa la resistencia al desgaste de las superficies de concreto expuestas

a la abrasin, por lo que para mejorar la resistencia de las estructuras a

este proceso se debe evitar lo siguiente:

Emplear excesiva agua de mezclado.

Utilizar la cantidad de cemento adecuada, evitando la insuficiencia.

Revenimiento alto que provoque el movimiento de las partculas

ligeras hacia la superficie y el sangrado.

Manipulacin excesiva del concreto.

Contenido de aire que no considere las condiciones de exposicin.

Prcticas inadecuadas de acabado que favorecen el proceso de

sangrado.

Realizacin del acabado superficial con adicin de agua.

Formas y prcticas de curado no adecuadas.

Carbonatacin.

Disminucin de la resistencia potencial del concreto.

Apertura de la estructura al trnsito en forma prematura.


41


APORTES DE LA LNEA DE INVESTIGACIN DE DURABILIDAD DEL

DECANATO DE INGENIERA CIVIL DE LA UCLA

Derivado de las investigaciones realizadas en los ltimos aos en

el Decanato de Ingeniera Civil de la UCLA se tienen como aportes para la

durabilidad del concreto armado frente la corrosin lo siguientes:

Olavarrieta, Lquez (2000). Evaluacin del Concreto Armado

utilizando Aditivos Plastificantes de Alto Rango expuesto en

Ambiente Marino. T.E.G.

En este trabajo se evalu el comportamiento del concreto armado

adicionndole aditivo plastificante de alto rango expuesto a ambientes

marinos, simulando el ambiente marino durante 4 meses, por inmersin

de las probetas en agua con sal a 3.5% con ciclos de aireado y secado de

24 hrs.; obtenindose en los resultados menor grado de corrosin en las

probetas con mezclas que contienen el aditivo plastificante de alto rango.

Bolognini, Herrera y Rojas (2001). Influencia del Estado Superficial

del Acero de Refuerzo y del Tiempo de Curado sobre la Velocidad de

Corrosin en Elementos de Concreto Armado expuesto al Ambiente

Marino. T.E.G.

Esta investigacin consisti en el estudio de la influencia del estado

superficial del acero de refuerzo y del tiempo de curado sobre la velocidad

de corrosin en los elementos de concreto armado expuestos en

ambiente marino natural, utilizando en la elaboracin de las vigas tres

estados superficiales del acero de refuerzo (acero sano (I), acero con

daos leves (II) y aceros con daos significativos (III) ) y sometiendo las

vigas a cuatro tiempos de curado (0,1,3 y 7 das ); concluyendo que el

estado superficial del acero esta directamente relacionado con el deterioro

por corrosin del acero, lo cual influye directamente en la durabilidad de


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las estructuras, y que la aplicacin de un buen curado mejora las

propiedades fsicas y mecnicas del concreto, mejorando as las

condiciones de durabilidad, recomendando en la prctica como opcin

econmica, prctica y segura al momento de construir la aplicacin del

curado durante tres das.

G. Aliaga, R. Matos (2002). Influencia del Tiempo de Curado y la

Relacin agua/cemento en la Durabilidad del Concreto Armado

expuesto en Ambientes Marinos. T.E.G.

El propsito principal de este trabajo fue optimizar una relacin

agua/cemento para un tiempo de curado en concretos expuestos en

ambientes marinos que permitan garantizar la durabilidad y seguridad

estructural de edificaciones cercanas a las costas.

Se determin que el tiempo de curado favorece a la ganancia de

resistencia y disminucin de porosidad en el concreto, por lo tanto no es

un factor que sustituya la dosificacin de cemento. A su vez se

recomend para ambientes marinos el empleo de altas dosis de cemento

para permitir al concreto desarrollar superficies impermeables y

resistentes a los agentes agresivos que deterioran progresivamente las

caractersticas de este material, por lo que propusieron relaciones

agua/cemento bajas y un tiempo de curado de 7 das, con recubrimiento

normativo de 5 y 7 cm. para elementos cercanos a la costa.

Contreras, M. Rivero (2002). Estudio de la Adherencia y Resistencia

a la Corrosin del Concreto Armado en Funcin de diferentes

Estados Superficiales del Acero de Refuerzo. T.E.G.

En este trabajo se evalu el comportamiento de la adherencia entre el

concreto y el acero de refuerzo y la resistencia a la corrosin utilizando

distintos estados superficiales del acero de refuerzo (acero sano (I), acero


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recubierto con oxido (II) y acero con ciertos daos o picaduras (III)); la

zona de estudio fue Morn-Tucacas-Chichiriviche. En la caracterizacin

del acero se evidenci una disminucin del peso del acero en funcin del

tiempo de exposicin y la distancia de la orilla. En lo que respecta al

estudio de la adherencia los resultados obtenidos reflejaron que la capa

de oxido formada por el deterioro del acero contribuy a una mayor

adherencia. Asimismo, las mediciones electroqumicas realizadas

mostraron que durante el periodo de estudio el acero de los tres estados

superficiales se encontraba en estado pasivo por lo que se espera que

cambie hacia la zona de actividad, recomendando as, continuar con

dichos estudios.

Anzola Emilia (2002). Durabilidad del Concreto Armado expuesto en

Ambientes Marinos. Trabajo de Ascenso.

Su trabajo consisti en la elaboracin de una revisin bibliogrfica

actualizada referente a la durabilidad de las estructuras expuestas en

ambientes marinos, a su vez realiz medidas preventivas bsicas y

complementarias de la corrosin, y tcnicas especificas para evaluar la

corrosin en el concreto armado, tomndose como sitio de estudio el eje

costero centroccidental venezolano, especficamente en Tucacas, Edo

Falcn.

Entre sus conclusiones ms importantes destaca que el espesor de

recubrimiento es un factor que contribuye a alargar la vida de las

estructuras de concreto armado, an cuando el concreto no cumpla con

las exigencias de cemento necesario para darle impermeabilidad a la

muestra, recomendando recubrimientos mnimos de 5 cm en la

superestructura, y 7.5 cm en la infraestructura; tambin se demostr que

el oxido que recubre a la superficie del acero no perjudica la adherencia

entre el concreto y la armadura; ni sacrifica la durabilidad siempre y


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cuando el acero no presente signos de deterioro, ni este contaminado con

cloruros.

Castro Liliana (2004). Evaluacin de la Corrosin en Elementos de

Concreto Armado expuestos a un Ambiente Marino. T.E.G.

El propsito principal de esta investigacin fue el determinar el avance

de los agentes agresivos (cloruros) a largo plazo (4 aos) en vigas de

concreto armado expuestas en un ambiente marino, llegndose a la

conclusin que las vigas a los 4 aos de exposicin no presentaban

signos evidentes de corrosin, pero todos los elementos ya tienen % de

cloruros dentro de los limites establecidos para despasivar el acero, a su

vez se determin que la penetracin de cloruros a travs de la matriz de

concreto ocurri a mayor cantidad en el concreto curado al aire. Se

recomend a pesar de no observarse problemas de corrosin en las vigas

con acero de estado superficial inicial con daos significativos por

corrosin, profundizar este estudio ya que con el tiempo puede haber

prdida de adherencia, por lo que se sugiere realizar estudios de

adherencia concreto/hormign.


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MTODOS BSICOS DE PREVENCIN

En la fabricacin de concreto en nuestro pas, los esfuerzos se han

concentrado en mayor forma, en regular la calidad del producto,

realizando para ello supervisiones estrictas sobre la calidad de los

componentes, la tcnica y las condiciones de produccin y las

caractersticas de los equipos con los que se produce. Esta situacin

permite que las actividades previas y posteriores a la elaboracin del

concreto ocupen un plano secundario en la mayor parte de los trabajos de

supervisin.

En la produccin de un concreto durable no es posible que las

actividades involucradas en su diseo, elaboracin y colocacin se lleven

a cabo de manera ligera. Es necesario que todas se cumplan en forma

correcta, para tener la seguridad de que el concreto pueda cumplir con las

necesidades para las que fue diseado. Lo anterior se puede sustentar en

el reconocimiento que existe sobre las causas principales de problemas

en estructuras de concreto, en donde se ha identificado que el mayor

porcentaje de defectos observados en los elementos se origina por la

aplicacin de procedimientos constructivos deficientes y la ignorancia o el

inadecuado manejo que existe sobre el producto.

En la realidad existe una gran cantidad de prcticas constructivas

recomendadas, que son de gran utilidad y estn pensadas para disminuir

los problemas en las estructuras de concreto. En cada una de ellas se

detallan las actividades que deben realizarse en tiempo y forma, de tal

manera que este tipo de trabajo no debe representar ninguna causa de

deterioro acelerado del concreto.

Es una condicin obligada que se cumplan todas las prcticas de

construccin sugeridas en el diseo, elaboracin, transporte, manejo,

colocacin y acabado para lograr un concreto durable, ya que esto

permite hacer un uso ms eficiente de los materiales, mejorar las


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condiciones de diseo, lograr productos de acuerdo con las necesidades

del proyecto, disminuir los costos de mantenimiento, mejorar la relacin

costo / vida til, etctera.

Del conocimiento tcnico adquirido y de los casos analizados se

desprenden dos observaciones significativas, dignas de ser comentadas:

Primera. En el caso 1, la resistencia a la compresin obtenida es muy

superior a la especificada en el proyecto, es decir, se puede concluir que

la resistencia mecnica no es un factor definitivo en el incremento de la

durabilidad y se observa una gran cantidad de defectos derivados del

diseo y de malas prcticas constructivas que favorecen el tipo de dao

que se encuentra en los elementos.

Segunda. En el segundo caso se observa la poca efectividad que

tienen las tcnicas de reparacin cuando las condiciones de servicio de la

estructura son severas.

Las estructuras de concreto estn expuestas durante su vida til al

ataque qumico y fsico de diferentes agentes. La durabilidad del concreto

variar entonces conforme tales factores sean ms o menos agresivos, y

tambin de acuerdo con las propiedades de sus componentes, el

proporcionamiento de la mezcla y las condiciones de vaciado y curado

que se hayan aplicado en su construccin.

La planificacin y el diseo debern entonces no solamente estar

basados en el uso de la estructura, sino tambin en las condiciones

ambientales y en la vida til esperada de la misma. Estas definiciones

bsicas debern estar reflejadas en los materiales y especificaciones de

construccin, y tanto en el concepto como en los detalles estructurales.

En el contexto de la prctica comn, se disea y detalla no slo

para las cargas que actuarn en la vida til de una estructura, sino

tambin para los efectos de agrietamiento y temperatura; sin embargo,


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slo se consideran condiciones especiales de exposicin para grupos

muy particulares de estructuras.

Es muy comn que los cdigos y normas actuales slo prescriban

las variaciones adecuadas de la relacin agua/cemento y del

recubrimiento de concreto sobre el acero de refuerzo de acuerdo con una

clasificacin muy simple de las condiciones de exposicin. Sin embargo,

en la prctica se encuentran muchas y ms diversificadas condiciones de

exposicin, y no slo en relacin con el medio ambiente, sino tambin

segn el uso pretendido de la estructura.

En condiciones de ambientes eminentemente agresivos, las

precauciones y los cuidados en la construccin deben realmente

extremarse. No obstante, existen condiciones no tan claramente

agresivas, por lo que, con el fin de obtener estructuras durables se ha de

considerar que stas son afectadas por el viento y la humedad martima

qu

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