Abrasion - Erosion - Cavitacion - Corrosion 2pim

TECNOLOGÍA DEL CONCRETO

NOVENA SEMANA: ABRASIÓN Y EROSIÓN RESISTENCIA A LA ABRASIÓN RESISTENCIA A LA EROSIÓN POR CAVITACION

ACCION QUÍMICA SOBRE EL CONCRETO

CORROCSIÓN FORMAS QUE ADOPTAN MECANISMOS ACCIÓN DE CLORUROS CONSIDERACIONES SOBRE LA PROTECCION DE ARMADURAS

ALUMNO : JAHIRO SOLIS LANCARI

ABRASIÓN  Se define como el desgaste por el rose y fricción. Acción mecánica de rozamiento y desgaste que provoca la erosión de un material EN LA INGENIERIA  La resistencia a la abrasión del hormigón se define como “la capacidad de una superficie para resistir el desgaste por frotamiento y fricción” (ACI 116R). Los pisos y pavimentos pueden sufrir abrasión como resultado de las operaciones de producción o bien del tránsito vehicular.  Las partículas transportadas por el viento o el agua también pueden provocar la abrasión de las superficies de hormigón. En algunos casos la abrasión no constituye una consideración estructural; sin embargo, el desprendimiento de polvo puede ser muy perjudicial para algunos tipos de servicios.

EROSIÓN  Alteración de la superficie de un cuerpo por la acción de agentes externos, como las lluvias, el viento o las olas del mar. Ocasionadas generalmente por la abrasión o por ataques químicos. EN LA INGENIERIA: La erosión del concreto, que es uno de los deterioros más frecuentes, se manifiesta por la pérdida de una capa superficial de configuración, espesor y extensión variables. Las acciones más comunes que pueden causarla son:

 Por abrasión mecánica: Desgaste superficial de pisos, losas y pavimentos de concreto en zonas expuestas a tráfico intenso de vehículos o equipo y/o en áreas de maniobras y trabajo pesado  Por abrasión hidráulica: Desgaste generalizado en la superficie de concreto de estructuras que prestan servicio en o con flujo de agua que arrastra sólidos.  Por cavitación: En diques, vertederos, túneles y otros sistemas transportadores de agua, donde la velocidad del agua es alta y hay presencia de bajas presiones. Se produce una separación del flujo de agua de la superficie. El daño se origina por el colapso (implosión) de las burbujas de vapor ocasionado por los cambios de presión y de velocidad del flujo de agua. Una vez iniciado, el daño puede avanzar con gran rapidez hasta afectar todo el espesor del concreto en grandes zonas; si no se suspende el flujo o se modifica su régimen para anular el fenómeno.

 Por ataques químicos: En condiciones normales las superficies de concreto son atacadas por el anhídrido carbónico. Su acción provoca la transformación de la cal libre del material hasta convertirse en carbonato cálcico. Este proceso, conocido como carbonatación, tiene un carácter limitado siempre que no afecte a la armadura. Para resistir la acción de la intemperie deberán contener como mínimo 300 Kg de cemento de buena calidad por cada m3 de masa, y sus armaduras deberán situarse a no menos de 30 mm del exterior. El ataque químico de los sulfatos del suelo o del agua sobre las estructuras de concreto se manifiesta de manera diferente, pues se forma un compuesto expansivo.

FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN  El factor principal reside en que tan resistente es desde el punto de vista estructural o mecánico la superficie expuesta al desgaste. EN LA INGENIERIA  El factor a evaluar principalmente es la resistencia a la compresión, las características de los agregados, el diseño de mezcla, la técnica constructiva y el curado.  Un factor a tener en cuenta es la técnica de curado pues de nada sirve tener materiales y un diseño de mezcla excelentes si luego no propiciamos las condiciones para que se desarrolle la resistencia, y que son temperatura y humedad adecuadas.

RECOMENDACIONES PARA EL CONTROL DE LA ABRASIÓN Se estima que la superficie aludida debe tener resistencia en compresión mínima de 280 kg/cm2 para garantizar una durabilidad permanente con respecto a la abrasión, lo cual indica que es necesario emplear:  Relaciones Agua/Cemento bajas.  Menor slump compatible con la colocación eficiente

 Agregados bien graduados y que cumplan con los limites ASTM C-33 para gradación y abrasión.

 Se considera que en condiciones normales, el acabado debe ejecutarse alrededor de dos horas luego de la colocación del concreto y habiéndose eliminado el agua superficial.  El curado debe iniciarse inmediatamente después de concluido el acabado superficial siendo recomendable mantenerlo no menos de 7 días cuando se emplea cemento Tipo I y un tiempo mayor si se emplean cementos de desarrollo lento de la resistencia.

 Una técnica probada mundialmente que mejora notablemente la resistencia a la abrasión de las superficies de concreto consiste en emplear el denominado “concreto fibroso”. Concreto convencional al que se le añaden fibras de diversos materiales (acero, plástico, nylon, etc.) con objeto de crear una estructura interior que pueda resistir mas tracción que en un concreto normal.

CAVITACION

DEFINICION DE LA CAVITACION La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo isible. El fenómeno puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc.), que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas). El fenómeno de cavitación ataca a la superficie del hormigón en forma de picaduras que posteriormente se unen en zonas erosionadas amplias. Se trata de un arrancamiento progresivo del hormigón.

DESCRIPCIÓN DE LA CAVITACIÓN El fenómeno de la cavitación se explica con el mecanismo siguiente: si la presión en un líquido como el agua baja suficientemente, empieza a hervir a temperatura ambiente formando burbujas de vapor. Entonces al subir la presión nuevamente el vapor se condensa y la burbuja se destruye (colapso de la burbuja). Cuando se repite este proceso con alta velocidad como por ejemplo en el interior de una bomba de agua, se forman y se destruyen las burbujas rápidamente. Se demostró con cálculos que una burbuja en colapso rápido produce ondas de choque con presiones hasta de 410 MPa. Estas fuerzas ya son capaces de deformar varios metales hasta la zona plástica, lo que está comprobado por la presencia de bandas de deslizamiento sobre partes de bombas o de otro equipo sujeto a cavitación.

DAÑO POR CAVITACIÓN El daño por cavitación es una forma especial de corrosión-erosión debido a la formación y al colapso de burbujas de vapor en un líquido cerca de una superficie metálica, que ocurre en turbinas hidráulicas, hélices de barcos, impulsores de, bombas y otras superficies sobre las cuales se encuentran líquidos de alta velocidad con cambios de presión. Se manifiesta en forma de picaduras que posteriormente se unen en zonas erosionadas amplias. Se trata de un arrancamiento progresivo del hormigón. Un daño por cavitación tiene un aspecto semejante a picaduras por corrosión, pero las zonas dañadas son más compactas y la superficie es más irregular en el caso de la cavitación. El daño por cavitación se atribuye parcialmente a efectos de desgaste mecánico.

PROTECCIÓN CONTRA DAÑOS DEBIDOS A CAVITACIÓN a. La resistencia a la erosión por cavitación del concreto se incrementa con la reducción de la relación agua-cemento, con el incremento de la resistencia a la compresión y a la tensión, con el vibrado del concreto o usando polvo de acero en la mezcla.

b. Se puede proteger la superficie de concreto por medio de láminas de hule para absorber las energías de choque, sin embargo no existe forma de lograr buena adherencia entre las dos superficies, los recubrimientos se han hecho con base en pinturas que incrementan la vida del concreto de 3 a 20 veces.

CORROSION

¿QUE ES CORROSION? La terminología de la ASTM (G15) define la corrosión como “la reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medio ambiente, que produce un deterioro del material y de sus propiedades”. Para el acero embebido en el concreto (hormigón), la corrosión da como resultado la formación de óxido que tiene 2 a 4 veces el volumen del acero original y la pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas. La corrosión produce además descascar amiento y vacíos en la superficie del acero de refuerzo, reduciendo la capacidad resistente como resultado de la reducción de la sección transversal. Durante el proceso de corrosión en estructuras de concreto, la zona anódica y la zona catódica están localizadas en la superficie del acero de refuerzo, mientras que el concreto actúa como el electrolito, completándose así los elementos que se requieren para formar la celda electroquímica.

MECANISMOS DE CORROSION Cuando los agentes agresivos no están presentes desde la elaboración del concreto, éstos penetran a través de él cuando la estructura es puesta en servicio. Al llegar a la superficie del metal, provocan que la corrosión se desencadene. Una vez que la corrosión se ha desencadenado, ésta se manifestará bajo tres vertientes 1. Sobre el acero, con una disminución de su diámetro inicial y por lo tanto de su capacidad mecánica. 2. Sobre el concreto, debido a que al generarse acumulación de óxidosexpansivos en la interfase acero-concreto, provoca fisuras y desprendimientos. 3. Sobre la adherencia acero/concreto .Desde el punto de vista de la corrosión del acero en el concreto.  Periodo de iniciación: Tiempo en que tarda el agente agresivo en atravesar el recubrimiento, alcanzar el acero y provocar el rompimiento de la capa de óxido protector.  Periodo de propagación: Comprende la acumulación progresiva del deterioro, hasta que alcanza un nivel inaceptable.

COMO LIMITAR LA CORROSION 1. Utilice un concreto de buena calidad con aire incorporado y con relación A/C de 0.4 o menor 2. Utilice un recubrimiento mínimo de hormigón de 4 cm y como mínimo 2 cm mayor que el tamaño máximo nominal del agregado grueso. 3. Incremente el recubrimiento mínimo a 2” (5 cm) para la exposición a sales de deshielo y a 2 ½” para la exposición en ambiente marino 4. Asegúrese que el concreto es curado adecuadamente

ACCION DE CLORUROS  Los cloruros se hallan en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o artificial  Los cloruros tienen una acción insignificante sobre el concreto desde el punto de vista de la agresión química directa, pero erradamente se le considera en muchas oportunidades causantes del deterioro que es producido por otros agentes.  Hay que tener perfectamente claro que el concepto de que los cloruros no tiene acción perjudicial directa sobre el concreto, sino a través de su participación en el mecanismo de la corrosión de metales embebidos en el concreto, produciéndose compuestos de hierro que al expandirse rompen la estructura de la pasta y agregados.

PROTECCION DE ARMADURAS  Relación a/c baja.  Uso de adiciones en reemplazo del cemento.  Selección del tipo de cemento adecuado.  Uso de agregados no reactivos.  Uso de microsílice.  Aumento de recubrimiento.  Colocación del concreto «frío».

 Protecciones externas.  Recubrimiento al acero.  Uso de inhibidores de corrosión.  Protección catódica.