La conclusión
primordial que se desprende de esta definición es que la durabilidad no es un
concepto absoluto que dependa sólo del diseño de mezcla, sino que está en
función del ambiente y las condicione de trabajo a las cuales lo sometamos.En
este sentido, no existe un concreto “durable” por sí mismo, ya que las
características físicas, químicas y resistentes que pudieran ser adecuadas para
ciertas circunstancias, no necesariamente lo habilitan para seguir sido
“durable” bajo condiciones diferentes.
Bryant Mather, uno de
los pioneros en la investigación en Tecnología del Concreto y en el área de la
durabilidad indica en uno de sus trabajos: “Está demostrado científicamente que
las estructuras de concreto se comportan inadecuadamente debido a que las
especificaciones técnicas fueron deficientes o que éstas fueron correctas pero
no se siguieron en la obra”.Es obvio pues que en este aspecto se debe desterrar
una práctica muy común en nuestro medio como es la de repetir, copiar o
“adaptar” especificaciones técnicas locales aparentes, pero que sin embargo
desde el punto de vista de la Tecnología del Concreto y la durabilidad
requieren una evaluación y criterios particulares.
Quines han tenido la
oportunidad de laborar en las diferentes regiones de nuestro país, habrán
podido comprobar la repetición sistemática de errores conceptuales y prácticas
constructivas inadecuadas en lo que a tecnología del concreto y durabilidad se
refiere, por el concepto equivocado de que el concreto es un material “noble”
que puede asimilar nuestras deficiencias, y que es antieconómico trabajar con
los avances de la técnica moderna.
En el desarrollo de
este tema, analizaremos algunos conceptos básicos que permitan una mejor
aproximación a estos problemas y la utilización más eficiente de nuestros
recursos materiales y humanos.
FACTORES QUE AFECTAN
LA DURABILIDAD DEL CONCRETO
En este acápite
delinearemos los factores que influyen en el deterioro del concreto y
consecuentemente en la durabilidad, debiendo tenerse presente que no se incluye
dentro de ellos la fisuración pues este es un síntoma de los cambios
volumétricos y no un factor en sí, por lo que su tratamiento ha sido materia de
un desarrollo particular .Los factores mencionados se clasifican en 5 grupos.
Congelamiento y
descongelamiento (Freezing Thawing)
Ambiente químicamente
agresivo
Abrasión
Corrosión de metales
en el concreto
Reacción químicas en
los agregados
Existen factores que influyen
en la durabilidad, clasificados desde el punto de vista del mecanismo de ataque
al concreto y que representan subdivisiones y análisis más profundos que los ya
mencionados (reacciones no ácidas, ácido carbónico en el agua, ataque de sales
de magnesio, agresión de grasas animales etc.) pero que no trataremos en el
presente Capítulo por estar más relacionados con la investigación académica de
estos fenómenos que con su trascendencia práctica, ya que la frecuencia de
ocurrencia de tales agentes es muy aislada.
CONGELAMIENTO Y
DESHIELO Y SU MECANISMO
Constituye un agente
de deterioro que ocurre en los climas en que la temperatura desciende hasta
provocar el congelamiento del agua contenida en los poros capilares del
concreto. En términos generales el fenómeno se caracteriza por inducir
esfuerzos internos en el concreto que pueden provocar su fisuración reiterada y
la consiguiente desintegración.
Es importante tener
claro que es un fenómeno que se da tanto a nivel de la pasta de cemento, como
en los agregados de manera independiente, así como en la interacción entre
ambos, por lo que su evaluación debe abordar cada uno de estos aspectos.
Efecto en la pasta de
cemento
Existen dos teorías
que explican el efecto en el cemento. La primera se denomina de “Presión
hidráulica” que considera que dependiendo del grado de saturación de los poros
capilares y poros del gel, la velocidad de congelamiento y la permeabilidad de
la pasta, al congelarse el agua en los poros ésta aumenta de volumen y ejerce
presión sobre el agua aún en estado líquido, ocasionando tensiones en la
estructura resistente.
Si estas tensiones
superan los esfuerzos últimos de la pasta, se produce la rotura.
La segunda teoría
llamada de “Presión osmótica” asume las mismas consideraciones iniciales de la
anterior pero supone que al congelarse el agua en los poros cambia la
alcalinidad del agua aún en estado líquido, por lo que tiende a dirigirse hacia
las zonas congeladas de alcalinidad menor para entrar en solución , lo que
genera una presión osmótica del agua líquida sobre la sólida ocasionando
presiones internas en la estructura resistente de la pasta con consecuencia
similares al caso anterior.
Bajo ambas teorías,
al producirse el descongelamiento se liberan las tensiones y al repetirse este
ciclo muchas veces se produce la rotura por fatiga de la estructura de la
pasta, si es que no se produjo inicialmente.
Efecto en los
agregados
En los agregados existe
evidencia de que por los tamaños mayores de los poros capilares se producen
generalmente presiones hidráulicas y no osmóticas, con esfuerzos internos
similares a los que ocurren en la pasta de cemento, existiendo indicios que el
Tamaño máximo tiene una influencia importante.
Estimándose que para
cada tipo de material existe un Tamaño máximo por de bajo del cual se puede
producir el congelamiento confinado dentro del concreto sin daño interno en los
agregados.
Por otro lado, cuanto
menor sea la capacidad del agregado para absorber agua, menor será el efecto
del congelamiento interno de la misma.
Efecto entre la pasta
y los agregados.
Existe la denominada
“Teoría Elástica” que considera un efecto mixto de los agregados sobre la
pasta, ya que al congelarse el agua dentro de ellos, se deforman elásticamente
sin romperse por tener una estructura más resistente que la del cemento y
ejercen presión directa sobre la pasta generando tensiones adicionales a las
ocasionadas en el cemento independientemente.
AMBIENTE QUÍMICAMENTE
AGRESIVO
El concreto es un
material que en general tiene un comportamiento satisfactorio ante diversos
ambientes químicamente agresivos.El concepto básico reside en que el concreto
es químicamente inalterable al ataque de agentes químicos que se hallan en
estado sólido.
Para que exista
alguna posibilidad de agresión el agente químico debe estar en solución en una cierta
concentración y además tener la opción de ingresar en la estructura de la pasta
durante un tempo considerable, es decir debe haber flujo de la solución
concentrada hacia el interior del concreto y este flujo debe mantenerse el
tiempo suficiente para que se produzca la reacción.
Este marco de
referencia reduce pues las posibilidades de ataque químico externo al concreto,
existiendo algunos factores generales que incrementan la posibilidad de
deterioro como son: las temperaturas elevadas, velocidades de flujo altas,
mucha absorción y permeabilidad, el curado deficiente y los ciclos de
humedecimiento y secado.
Los ambientes
agresivos usuales están constituidos por aire, agua y suelos contaminados que
entran en contacto con las estructuras de concreto.
Se puede decir pues
que el concreto es uno de los materiales que demuestra mayor durabilidad frente
a ambientes químicamente agresivos, ya que si se compara estadísticamente los
casos de deterioro con aquellos en que mantiene sus condiciones iniciales pese
a la agresividad, se concluye en que estos casos son excepcionales.
EFECTO DE COMPUESTOS
QUÍMICOS CORRIENTES SOBRE EL CONCRETO
se
puede apreciar el efecto de varias sustancias químicas comunes sobre el
concreto simple, comprobándose pues que son muy poscas la que realmente le
acusan un daño importante.
CLORUROS:Los cloruros
se hallan normalmente 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.
SULFATOS:Los sulfatos
que afectan la durabilidad se hallan usualmente en el suelo en contacto con el
concreto, en solución en agua de lluvia, en aguas contaminadas por deshechos
industriales o por flujo en suelos agresivos.
Por lo general
consisten en sulfatos de Sodio, Potasio, Calcio y Magnesio.
El mecanismo de
acción de los sulfatos considera dos tipos de reacción química:
Combinación del
sulfato con Hidróxido de Calcio libre (Cal Hidratada) liberado durante la
hidratación del cemento, formándose Sulfato de calcio (Yeso) de propiedades
expansivas.
Combinación de Yeso
con Aluminato Cálcico Hidratado para formar Sulfoaluminato de Calcio
(Etringita) también con características de aumento de volumen. Algunos
investigadores indican que existe un efecto puramente físico causado por la
cristalización de las sales sulfatadas en los poros del concreto con aumento de
volumen y deterioro.
ABRASIÓN
CORROSIÓN DE METALES
EN EL CONCRETO
RECOMENDACIONES SOBRE
REACCIONES QUÍMICAS EN LOS AGREGADOS
Como ya mencionamos,
en nuestro medio no hay muchos antecedentes de ocurrencia de este tipo de
reacciones pese a que por ejemplo la andesita es un mineral muy abundante en
nuestro país, pero es probable que la cantidad de obras que se hayan ejecutado
en las zonas que pudieran ser potencialmente reactivas no hayan ameritado el
empleo masivo de estos materiales, o simplemente no tienen la reactividad que
tienen en otros países donde le problema sí es grave.
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