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![Correlación Experimental con Ensayos
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0.001 0.01 0.1 1 10 100
kT (10-16
m²)
DiffusionDCl(10-12
m²/s)
D = 10 . kT
[10]
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D =f(Coulombs)Cl
Cl
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Difusión de Cloruros DCl Carbonatación (penetración)](https://image.slidesharecdn.com/ebensperger-metodologaespecificacinycontrolpordurabilidad-161024163249/75/Luis-Ebensperger-M-Metodologia-simple-de-Especificacion-y-Control-de-Hormigones-por-Durabilidad-20-2048.jpg)
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- 1. Dr.-Ing. Luis EbenspergerM. Metodología simple de Especificación y Control de Hormigones por Durabilidad
- 2. Contenido I. Factores aconsiderar en un Diseño por Vida Útil II. Descripción del Método de Permeabilidad al Aire según Norma Suiza 262/1-E III. Metodología Exp-Ref (Experimental-Referencial) IV. Aplicación práctica del Método V. Conclusiones
- 3. I. Factores a consideraren un Diseño por Vida Útil
- 4. Diferencias entre Hormigónde Laboratorio y Calidad Real del Hormigón en Obra Probetas moldeadas, y curadas en condiciones normalizadas, NO representan la calidad real del recubrimiento del hormigón. Control Humedad Armadura Núcleo Efectos agresivos: CO2 Cl- SO4 2-, Abrasión, Hielo/deshielo Debido a: • Segregación • Compactación • Curado • Exudación • Acabado Superficial • Microfisuras Recubrimiento de peor Calidad, más permeable
- 5. Efectos sobre elHormigón del Recubrimiento Resistencia del Hormigón frente a ataques externos: Contenido de cemento, adiciones, razón a/c Porosidad Distribución de Poros Microfisuras Grado de SaturaciónPuesta en Servicio Colocación, compactación y curado Condiciones de la planta y transporte PERMEABILIDAD y ESPESOR Duración del efecto protector del hormigón que otorga al recubrimiento de la armadura RECUBRIMIENTO DEL HORMIGÓN o Diseño de Mezcla o Fabricación del Hormigón o Condiciones en Obra o Obra Terminada
- 6. Condiciones ambientales queafectan a la estructura – NCh170:2016 C2-A: Moderado Sumergido Exposición a cloruros de Agua de Mar C2-C: Muy Severo Intermareas / Salpicadura C2-B: Severo Atmosférico / Brisa Marina
- 7. Norma Chilena NCh170-2016: Hormigón-RequisitosGenerales Grado Agente externo Exposición en condiciones de servicio C0 No agresivo No aplica Hormigón seco o protegido de la humedad ambiental C1 Leve CO2 Hormigón húmedo expuesto a altas concentraciones de CO2 C2-A Moderado Cloruro Hormigón sumergido completamente en agua que contiene cloruro C2-B Severo Cloruro Hormigón húmedo expuesto a aire salino C2-C Muy severo Cloruro Hormigón expuesto a ciclos de humedad y a una fuente externa de cloruro proveniente de productos descongelantes, sal, agua salobre, agua de mar o salpicaduras del mismo origen
- 8. Etapas del Procesode Deterioro 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Deterioro Tiempo (años) Incubación Propagación VidaÚtil Nivel Crítico Inicio 3 1 2
- 9. Estimación del Coeficientede Difusión de Cloruros con 2da. Ley de Fick 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0 20 40 60 80 100 120 140 160 ChlorideConcentration(%wt.conc.) Depth x (mm) Acero t Ccr 10a 120a Cs 𝐂𝐂(𝐱𝐱,𝐭𝐭) = 𝐂𝐂𝐬𝐬* 𝟏𝟏 − 𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞 𝐱𝐱 𝟐𝟐∗ 𝐃𝐃∗𝐭𝐭 cuando C(x,t) = Ccr 𝐓𝐓𝐢𝐢 = 𝐱𝐱 𝟐𝟐 𝟒𝟒 𝐃𝐃 𝟏𝟏 𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞𝐞−𝟏𝟏(𝟏𝟏− 𝐂𝐂𝐜𝐜𝐜𝐜−𝐂𝐂𝐨𝐨 𝐂𝐂𝐬𝐬 −𝐂𝐂𝐨𝐨 ) 𝟐𝟐 𝝏𝝏𝝏𝝏 𝝏𝝏𝝏𝝏 = 𝝏𝝏 𝝏𝝏𝝏𝝏 𝑫𝑫 𝝏𝝏𝝏𝝏 𝝏𝝏𝝏𝝏
- 10. Nivel de Diseñopor Vida Útil a aplicar Nivel de Diseño Método de Cálculo Datos de Entrada Ejemplos de Normas y Códigos I Presunción de Cumplimiento “Deemed to Satisfy” (Prescriptivo) Relación a/cmax y cmin Resistencia f´c, cmin, cemmin Euronormas (Eurocode 2, EN 206/1) ACI 318 NCh, Argentina II Indicadores de Durabilidad (Ensayos por Desempeño) Succión Capilar WA Migración Cloruros M Penetración Cloruros Q Penetración Agua WP * Permeabilidad al Aire kT Resistividad Eléctrica SR Argentina (CIRSOC) Canadá (CSA) Chile (NCh170) España (EHE-08) Sudáfrica (SABS) Suiza (SIA) III Modelos Analíticos Relación a/c a/c o Resistencia f’c Múltiples Life-365 EHE08 Stadium IV Probabilístico (Semi) Difusión Cl-, Migración de Cl- Duracrete/fib Duracon V Experimental “in situ” Permeabilidad a O2 y Cl- Permeabilidad al Aire kTo y co Sudáfrica Exp-Ref
- 11. Ensayos de Desempeñode Durabilidad Resistencia Compresión f´c Resistividad Eléctrica SR Penetración de Cloruros RCPT - Q Penetración de Agua a Presión - WP Migración de Cloruros RCM - M Permeabilidad al Aire por Vacío - kT
- 12. II. Descripción del Métodode Permeabilidad al Aire según Norma Suiza 262/1-E
- 13. Descripción del Métodode Ensayo Equilibrio de presiones entre celda exterior e interior para la obtención de flujo perpendicular a la superficie, condición requerida para asegurar el desarrollo teórico.
- 14. Evolución de lapresión interna El equipo cuenta con sistema propio de auto- calibración. El ensayo dura 6 / 12 minutos. Es totalmente no- destructivo. Aplicable en laboratorio e in- situ Activación del regulador Cierre V2Cierre V2 Cierre V1
- 15. Clasificación de laPermeabilidad Clase kT (10-16 m2 ) Permeabilidad PK0 < 0.001 Despreciable PK1 0.001 - 0.01 Muy Baja PK2 0.01 - 0.10 Baja PK3 0.10 - 1.0 Moderada PK4 1.0 -10 Alta PK5 10 – 100 Muy Alta La permeabilidad al aire (kT) del hormigón de recubrimiento se mide directamente en la estructura terminada a la edad de 28 días, pudiendo ampliarse a 90 días. El recubrimiento se considera superficialmente seco cuando el contenido de humedad, medido por impedancia eléctrica, es menor a 5,5%.
- 16. Ejecución del Ensayo Verificación armaduras. Campana adosada a losa superior durante la medición. Control humedad superficial. Pantalla del equipo durante proceso de medición.
- 17. Recomendaciones para elControl de Calidad de mediciones de Permeabilidad al Aire Condición 1: No más de 1 ensayo de 6 en total con kT > kTs Condición 2: Si 2 ensayos > kTs se seleccionan 6 nuevas posiciones aleatoriamente desde el mismo lote No más de 1 ensayo de los 6 nuevos con kT > kTs Si ninguna de estas condiciones se cumple, el lote se considera que no cumple con la permeabilidad kTs especificada. Valores especificados por la Norma in-situ: Condiciones severas 2.0*10-16m2 Condiciones muy severas 0.5*10-16m2
- 18. III. Metodología Exp-Ref basadaen mediciones de la Permeabilidad al Aire
- 19. Referencia a Normasy Códigos establecidos fib 90: relación de laboratorio entre permeabilidad al oxígeno y a/c. Referencial: se fijan valores de a/cref y dref nominales considerando rangos de seguridad típicos, lo que permite calcular el factor α y β que relaciona kT y c con Ti. EN206: Clases de Exposición. Eurocode 2: dmin,dur recubrimiento mínimo para garantizar la protección de la armadura contra la corrosión, por 50 años en clasificación S4.
- 20. Correlación Experimental conEnsayos 0 5 10 15 20 25 30 35 0.001 0.01 0.1 1 10 100 kT (10-16 m²) DiffusionDCl(10-12 m²/s) D = 10 . kT [10] [8] [22] D =f(Coulombs)Cl Cl 1/3 Difusión de Cloruros DCl Carbonatación (penetración)
- 21. Incorporación de kTen el Diseño 𝐕𝐕𝐕𝐕 =∝ ∗ 𝐜𝐜 𝟐𝟐 𝐤𝐤𝐤𝐤 ⁄𝟏𝟏 𝟑𝟑 + 𝐓𝐓𝐓𝐓𝐂𝐂𝐂𝐂 𝐕𝐕𝐕𝐕 = 𝛃𝛃 ∗ 𝐜𝐜 𝟐𝟐 𝐥𝐥 𝐥𝐥 𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 ∗ 𝐤𝐤𝐤𝐤 𝟐𝟐 + 𝐓𝐓𝐓𝐓𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂𝐂 TpCl = 6 Ambiente con Cloruros Ambiente con Carbonatación: • VU = Vida Útil en años • α y β = coeficientes que dependen de las condiciones de exposición a cloruros y carbonatación. • Tp = Período de Propagación en años = f(Clase de Exposición; corrosión estimada de 100 μm).
- 22. Aplicación del Método ParaExposición Clase XS2 (C2-B) Ejemplo de Diseño: Ti = 120 años c = 75mm kTs= 0.10 * 10-16 m2
- 23. Nuevo Megaproyecto enChina Verificación de Vida Útil de elementos prefabricados sumergidos
- 24. Nuevo Megaproyecto enChina Mediciones in-situ y Análisis Probabilístico Estimación de la vida útil a partir de mediciones 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250 ProbabilityofOccurence(%) InitiationTime (years) Probabilidad de Ocurrencia de Corrosión kTg=0,069*10-16m2 c=73,4 mm P(t=120a) = 24%
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- 26. Alcances del Método Enaquellas obras sometidas a condiciones ambientales exigentes, cuyas condiciones deben ser identificadas previamente, se recomienda realizar un Diseño por Vida Útil simplificado mediante el método Exp-Ref. Para ello es necesario incorporar en las distintas etapas de la construcción ensayos que permitan finalmente estimar la Vida Útil esperada de la estructura.
- 27. Mediciones de kTen el Hormigón Especificación - kTs Diseño de Mezcla – kTL Construcción – kTc Obra terminada - kTo En la Etapa de Diseño se genera la Especificación Técnica que debe determinar la combinación entre la Permeabilidad al Aire kTs y el recubrimiento del hormigón cs, que permitan asegurar la Vida Útil esperada. Ambos valores son especificados y dependen del análisis de las condiciones ambientales donde se ubicará la obra/proyecto. El valor de Permeabilidad al Aire a obtener en la Etapa de Diseño de Mezclas debe contener el efecto generado durante el proceso de construcción, en especial la colocación, compactación y curado, que por lo general producirán un aumento de la permeabilidad del hormigón. El valor kTL a obtener en laboratorio debe ser más exigente que el valor especificado o kTs. Por experiencias prácticas, se estima que el factor de corrección δC se ubica en el rango de 10 a 36 veces. Durante la Etapa de Construcción, se requiere verificar que la calidad del hormigón recepcionado en obra cumple con los requisitos de durabilidad especificados. Se requiere incorporar un muestreo adicional al habitual para resistencia. Las probetas se someten a un curado normalizado, y a la edad de 28 días se mide el valor kTC (control), el cual debiera aproximarse al valor kTL determinado en la fase anterior. En la obra terminada, a la edad de 28 a 90 días se debe medir: Permeabilidad al Aire kTO Espesor de Recubrimiento cO La combinación de ambos valores junto a la desviación determinada, entregará como resultado la Vida Útil esperada de la obra, la cual debe cumplir con la especificada.
- 28. Determinación factor c x25 EdificioHabitacional en Santiago, Losa Hormigón Convencional
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- 30. Resumen Metodología Especificación • Proyectode Ti=120 años / C2-B: cS=75mm / kTs=0.10*10-16m2 Diseño de Mezcla • Condiciones de obra: factor constructivo normal δc=10. • Condiciones de laboratorio: kTL= kTs/δc kTL=0.010*10-16m2 {STD} Construcción • Control hormigón entregado: kTc 0.010*10-16m2 {STD} Control en obra terminada • kTO; {STD} - co; {STD} • P{Ti=120 años} < 20% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 50 100 150 200 250 ProbabilityofOccurence(%) Initiation Time (years)
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- 32. Conclusiones Veinte años deexperiencia práctica con el método de Permeabilidad al Aire kT permiten un análisis en forma simple de la estimación de Vida Útil de estructuras de hormigón, con énfasis en aquellas sujetas a condiciones agresivas provenientes del efecto de la carbonatación del hormigón y/o el ingreso de cloruros, con la posterior corrosión que afecta al acero de refuerzo. El método está considerado como método complementario en el Anexo B.3.1 de la NCh170:2016. La mayor ventaja del método presentado radica en la posibilidad de ser utilizado en las distintas etapas de un proyecto; • desde la especificación kTs • pasando por el diseño de mezclas en laboratorio kTL • el control de producción del hormigón durante el período de construcción kTc • hasta la verificación del cumplimiento de los requerimientos en la obra terminada kTo. Para una obra de envergadura, la metodología puede ser calibrada a las condiciones de los materiales componentes y el desempeño obtenido en mezclas de laboratorio, lo cual le otorga a la Metodología Integral de Diseño por Vida Útil una adecuada versatilidad para ser aplicada a distintos requerimientos de diseño.