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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA:
“ CORROSION DEL MORTERO DE CEMENTO CON ARMADURA, POR ATAQUE DEL CLORURO DE SODIO”
TESISTA: Bach. LUIS HERNANDO RIMARACHIN SANCHEZ
ASESOR: ING. CARLOS ARMANDO BARZOLA GASTELÚ
2013
INTRODUCCION
En la actualidad en el país y a nivel mundial en la
construcción de viviendas, puertos, puentes, etc., el material
más empleado es el concreto con armadura, debido a sus
características que lo hacen ventajoso con relación a otros
materiales, entre estas características favorables es su alta
resistencia a la compresión, su trabajabilidad, su bajo costo
y su durabilidad.
INTRODUCCION
• Pero estas ventajas excepcionales del concreto armado se ven
minimizadas por una serie de agentes agresivos del medio que
generalmente causan deterioro progresivo de las estructuras, uno de estos
agentes agresivos es el cloruro de sodio y se han realizado pocos estudios
de investigación con el propósito de encontrar soluciones a fin de que los
componentes del concreto y morteros se ajusten a las características
requeridas. Continuando estos estudios; la presente tesis estudia el
proceso evolutivo de la corrosión en el mortero con armadura, por ataque
del cloruro de sodio (ClNa), mediante ensayos de corrosión acelerado de
humedecido y secado.
OBJETIVOS
De los resultados y conclusiones que se obtengan de este trabajo
buscan ayudar al profesional constructor y que sirvan de orientación
para mejorar las construcciones con morteros y armaduras mediante el
conocimiento del proceso de deterioro por ataque del cloruro de sodio,
tanto del mortero como del acero y dar soluciones al Ingeniero Civil en
la cotidiana tarea de servir al país y contribuir con el mejoramiento de la
construcción, tratando de que todos los conocimientos adquiridos se
pongan en práctica y así poder contribuir al avance en la ingeniería en
el país.
MATERIALES UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LOS PROBETAS
1. Se utilizó agregado fino:
•Cantera “Valle del Chillón” con M.F. = 2.51
2. Se utilizó Cemento Portland Tipo I “Sol”
3. Agua: servicio de agua potable
EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LOS PROBETAS
Moldes para probetas de 4” pulgadas de diámetro por 8” pulgadas de altura.
Una mezcladora accionada por medio de un motor eléctrico cuya potencia
de 124 W (1/6) HP.
Balanza
RESUMEN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGREGADO
PROPIEDADES ARENA
Peso Específico : 2.68 gr/cm³
Peso Específico de Masa
Superficialmente Seco2.71 gr/cm³
Peso Específico Aparente
2.74 gr/cm³
Porcentaje de Absorción
0.76 %
Peso Unitario Suelto o Aparente
1.66 kg/m³
Peso Compactado 1.94 kg/m³
Contenido de Humedad 0.76 %
Módulo de Finura 2.51
FUENTE: ELABORACION PROPIA
FABRICACION DE PROBETAS
• 40 probetas con mortero patrón, 40 probetas con mortero mas acero
con 1” de recubrimiento y 40 probetas con mortero mas acero con
2” de recubrimiento en las dosificaciones cemento/arena :
1:4, 1:3, 1:2 y 1:1
MATERIALES UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LAS PROBETAS
• Agua Potable
• cloruro de Sodio de 100 gr/l.
• Balanza digital.
ENSAYO DE ATAQUE DE CLORUROS POR HUMEDECIDO Y SECADO
Fase inicial:
• Secado de las muestras a temperatura del ambiente durante 24 horas.
• Pesado de las muestras.
ENSAYO DE ATAQUE DE CLORUROS POR HUMEDECIDO Y SECADO
Fase de inmersión:
• Inmersión de las muestras en la solución de ClNa, durante 24 horas,
,concentración de cloruro de sodio 100 gr/lt
• Pesado de las muestras húmedas.
Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero Patrón
a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado al aire
Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero mas Acero de Refuerzo a 2” de Recubrimiento
, ,
a) Humedecido en solución de ClNa, b) Secado al aire
Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero mas Acero de Refuerzo a 1” de Recubrimiento
,<
,<
a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado al aire
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0
3620.0
3640.0
3660.0
3680.0
3700.0
3720.0
3740.0
PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN
P1
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0
3620.0
3640.0
3660.0
3680.0
3700.0
3720.0
3740.0
PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN
P2
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0
3620.0
3640.0
3660.0
3680.0
3700.0
3720.0
3740.0
PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN
P3
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0
3620.0
3640.0
3660.0
3680.0
3700.0
3720.0
3740.0PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN
P4
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0
3620.0
3640.0
3660.0
3680.0
3700.0
3720.0
3740.0PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN
P1P2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
ENSAYO ACELERADO DE CORROSIÓN, MORTERO PATRÓN
• Como se puede apreciar de los gráficos anteriores, para los cuatro
relaciones cemento/arena se observa el aumento y disminución de peso en
relación de los ciclos, esto se debe a que las muestras acumulan sales en
su interior del mortero, esta acumulación de sales originan fisuras en el
material debido a la cristalización de las sales y esto produce la variación
de peso en cada ciclo que van corroyendo a las muestras.
• Se observa que los máximos pesos acontecen en diferentes ciclos, pues no
existe ninguna analogía en la ocurrencia.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO: MORTERO PATRÓN
P1P2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
VARIACIONPESO
ACUMULADO(%)
• La variación de pesos se debe a que en las muestras hay acumulación de
las sales en el interior y posteriormente una variación de peso, estas
perdidas se deben a la cristalización de las sales que producen tensiones
que hacen colapsar a las muestras.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
-1.75
-1.25
-0.75
-0.25
0.25
0.75PÉRDIDA DE MATERIAL ACUMULADO: MORTERO PATRÓN
P1P2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
PERDDA DE
MATERIAL (%)
• Del gráfico 5.16 se observa las cuatro relaciones cemento/ arena
que en el ciclo treintena dos comienza la perdida del material
acumulado notoriamente.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0
3695.0
3705.0
3715.0
3725.0
3735.0
3745.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO
P1
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373765.0
3775.0
3785.0
3795.0
3805.0
3815.0
3825.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO
p2
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373725.0
3730.0
3735.0
3740.0
3745.0
3750.0
3755.0
3760.0
3765.0
3770.0
3775.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO
P3
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0
3695.0
3705.0
3715.0
3725.0
3735.0
3745.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO
P4
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0
3705.0
3725.0
3745.0
3765.0
3785.0
3805.0
3825.0
PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO
P1p2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
PESO (gr)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
-0.70
-0.50
-0.30
-0.10
0.10
0.30
0.50
0.70
0.90
1.10
VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO: MORTERO CON ACERO
P1P2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO (%)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
-1.20
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
PÉRDIDA DE MATERIAL ACUMULADO: MORTERO CON ACERO
P1P2P3P4
CICLOS DE ENSAYO
PÉRDIDA DE PEO ACUMULADO (%)
• Del gráfico 5.31 se observa las cuatro relaciones cemento/ arena
que en el ciclo treintena dos comienza la perdida del material
acumulado notoriamente.
ENSAYO ACELERADO DE CORROSIÓN: ACERO DIRECTAMENTE EN SOLUCION DE CLORURO DE SODIO 100 gr/l.
• Para profundizar la investigación de la presente tesis, también se realizaron
ensayos de humedecido y secado colocando la varilla de acero de φ 3/8” de
diámetro y de 50 cm de longitud directamente en la solución de cloruro de
sodio en concentración de 100 g/l. en el mismo número de ciclos de las
probetas.
Ensayo de Tracción del Acero
Ensayo (kg/cm2)
Limite de Fluencia (kg/cm2)
Porcentaje (%)
Patrón 4400 4200 104.8
Espécimen 3380 4200 80.5
Espécimen 3380 4400 76.8
Como puede observar la reducción del límite de fluencia
con respecto:
Patrón menos espécimen = 28.0%
Normativo de fluencia de la norma = 24.3%
Proceso de Humedecido y Secadodel Acero
, ,
a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado
CONCLUSIONES
1) El cloruro de sodio ataca al mortero en un proceso de humedecido y secado por la
acumulación de sales en los poros, se cristalizan y expanden provocando la rotura
de los poros, formando superficies ásperas por perdida del material y formando
fisuras.
2) El acero de Ø 3/8” ensayado, tiene una reducción de resistencia lo que significa
que tiene picaduras por acción del cloruro de sodio, que se refleja en la perdida
de tracción en el orden del 28.0% con respecto al modulo de fluencia de la
varilla y con respecto al modulo de fluencia normativo (fy=4200kg/cm2 )
corresponde el 24.3%.
CONCLUSIONES
3) La perdida de peso por destrucción de la probeta se inicio en forma muy
visible en el ciclo veinte cinco en todas las dosificaciones establecidas
hasta el ciclo treinta siete donde se aprecia notoriamente (0.58 % - 0.95%).
4) La varilla de acero (3/8”) ensayado en todos los casos presenta un proceso
de oxidación superficial no denotando un mayor cambio en su superficie.
5) La protección del mortero aplicado en los ensayos (1” y 2”) ha demostrado
que no se observa corrosión superficial y que con una pulgada de espesor
es aparente protección.
CONCLUSIONES
6) La superficie del mortero en las probetas sufre asperezas visibles o
evidentes para todas las dosificaciones cemento /arena .
7) En todas las dosificaciones de cemento/arena ocurre un proceso de
acumulación de sal y luego una perdida de material del mortero hasta
que se produce la rotura del espécimen.
8) A mayor relación cemento/arena se observa una mayor acumulación de
sales, luego se produce la fractura del mortero a menos ciclos de
ensayo.
RECOMENDACIONES
1. De los resultados de los ensayos efectuados nos indica que existe
una penetración de las sales por permeabilidad en el mortero y
permite que este llegue al acero, por lo que se recomienda hacer
extensible esta investigación al mortero para reducir la permeabilidad.
2. Se recomienda realizar los ensayos del acero con varillas de ½” y
5/8”, para determinar fehacientemente la posibilidad de algún grado
de expansión de la varilla por oxidación y corrosión.
RECOMENDACIONES
3. Se recomienda también hacer el estudio con otras sustancias agresivas al
mortero y al acero y posibilitar la posible solución a estos problemas.
4. Se recomienda hacer ensayos de tracción del acero embebidos en
mortero y concreto sumergidos en sustancias agresivas
Gracias.
Bach. Luis Hernando Rimarachín Sánchez