1. TRABAJO DE EPISTEMOLOGIA<br />KEVIN JOSE BARROS LLANOS<br />Doc. Ernesto García Puche<br />UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA<br />FACULTAD DE INGENIERIA<br />2DO SEMESTRE DE INGENIERIA CIVIL<br />SANTAMARTA D.C.T.H MAGDALENA<br />INTRODUCCION<br />En el momento en que se detectaron casos de ataques al concreto, bien por sulfatos o por aguas puras, se fueron cuidando este tipo de deterioros mediante el uso de tipos adecuados de cemento.<br />Estos daños que se le presentaban con frecuencia a estructuras de concreto, Así, se genera la necesidad de desarrollar materiales específicos de reparación con unas especificaciones muy particulares, estas aparecen para restituir el recubrimiento del concreto, o bien desarrollar recubrimiento o barreras impermeables.<br />En el presente trabajo, además de recordar las bases sobre la durabilidad del concreto, hacer una clasificación de todos los sistemas de reparación existentes en la actualidad, hacen posible que las estructuras de concreto tengan una larga duración de utilidad en la sociedad. <br />¿COMO ALARGAR EL PERIODO DE VIDA O UTILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO?<br />El proceso de la creación estructural culmina con la construcción, que debe efectuarse de manera que se garantice la fiel reproducción de aquella estructura que se modeló. De allí la importancia ese proceso se realice siguiendo paso a paso los métodos y técnicas de acuerdo con las exigencias establecidas por los diseños. El objetivo es el de lograr que la edificación posea todas las características del análisis y diseño no solo en cuanto a su geometría, cuantía y colocación del refuerzo, si no en la calidad de los materiales utilizados.<br />El diseño de las proporciones en peso de los componentes del concreto, la preparación, transporte, vaciado y curado son etapas que deben realizarse bajo estrictas condiciones de calidad que en procedimientos manuales son más difíciles pero no imposibles de satisfacer.<br />Este panorama muestra la incidencia directa que posee la técnica constructiva en la vida futura de la edificación, por lo que se hace necesario destacar algunos elementos para profundizar el comportamiento de las estructuras en el tiempo.<br />Al termino de la presente centuria, se hace necesario evaluar esa metodología ante la evidencia de que algunas estructuras construidas en concreto, presentan notable deterioro ante la acción de efectos ambientales, con lo cual se crea una nueva variable que es necesario involucrar en los procesos de análisis, diseño, construcción y ahora, de mantenimiento que permita garantizar un nivel adecuado de seguridad, estética y resistencia a pesar del transcurso inexorable del tiempo.<br />Aparece entonces la necesidad de crear estructuras que satisfagan los requisitos anteriores, es decir, que sean durables. Señalaremos algunos aspectos que tienen que ver con esa característica y que presenta hoy una preocupación mundial.<br />Para comprender algunos mecanismos del proceso de deterioro a los que puede estar expuesta una estructura daremos las siguientes definiciones:<br />Requerimos de concretos sin poros, es decir que sean compactos por lo cual expresamos la Compacidad como aquella propiedad que señala su grado de densificación.<br />Llamamos Pasividad aquella interface o capa que se forma alrededor de una varilla del refuerzo al vaciar el concreto. <br />Definimos la Lixiviación como aquella característica según la cual algunos componentes se vuelven solubles y pueden abandonar la substancia que componen.<br />¿Qué es la durabilidad?<br />Es la capacidad que tienen las estructuras de concreto para resistir la acción del clima, los ataques químicos, la abrasión o cualquier otro proceso de deterioro.<br />El problema de la durabilidad de las estructuras de concreto debe considerar los siguientes planteamientos básicos: por una parte necesitamos conocer sobre el grado de agresividad del ambiente y por otra la calidad del concreto estructural.<br />La agresividad del medio ambiente con base en las condiciones de exposición de las estructuras y sus partes, debe tomar el micro y macro climas actuantes sobre la obra y sus partes criticas. De acuerdo con varios autores, la agresividad ambiental puede estimarse según el punto de vista de durabilidad del propio concreto, considerando diferentes clases de agresividad que de manera objetiva califiquen el riesgo del deterioro. <br />La clasificación de agresividad ambiental según el punto de vista de durabilidad de la armadura puede evaluarse tomando en consideración la humedad relativa y contenido de gas carbónico o cloruros en el ambiente. <br />MECANISMOS DE DAÑO<br />Acciones Físicas: Se refiere esencialmente a los cambios volumétricos que experimenta el concreto, como consecuencias de cambio de humedad y/o de temperatura. Pero también las acciones físicas hacen referencia a las variaciones en su masa.<br />Acciones Mecánicas: Dentro de los factores de deterioro están la deformación lenta (fluencia); las sobrecargas y deformaciones impuestas (fisuras estructurales); los impactos; las vibraciones excesivas; y los daños por abrasión (frotamiento, rozamiento, raspado) que están relacionados con el uso que se da a la estructura.<br />Acciones Biológicas: Como consecuencia de la biorreceptividad que ofrecen las superficies de concreto, aparentemente por la disminución del pH sobre sus mismas superficies, se dan las condiciones para la colonización, establecimiento y desarrollo de microorganismos de origen animal o de origen vegetal, que también afectan la durabilidad el concreto. <br />El periodo de tiempo constituye la vida prevista o vida proyectada en servicio. Normalmente, para edificaciones convencionales este periodo de tiempo puede ser de 50 años. Sin embargo, para obras de infraestructura, algunas recomendaciones estipulan hasta 100 años o más. <br />Lo anterior, no implica necesariamente que al cumplirse el periodo de vida en servicio, la estructura deba ser demolida; sino que el costo de su mantenimiento para garantizar las condiciones originales hacia el futuro, es probable que se incremente por encima del que se considere apropiado durante la vida prevista en proyecto. Por ello, el cabo de la vida de servicio debe estudiarse si el futuro costo de mantenimiento está razonablemente justificado, o si es más apropiado demoler y reconstruir la estructura. <br />DURABILIDADMATERIALESConcretoAcero de refuerzoProductos de refuerzoPRACTICA CONSTRUCTIVAMano de obraControl de calidadPROTECCION Y CURADOHumedadTemperaturaDISEÑO Y CALCULOFormaArmadurasTEXTURA SUPERFICIAL, ESTRUCTURA Y MICROESTRUCTURANaturaleza y distribución de porosCAPACIDAD RESISTENTEDEFORMACIONESMECANISMOS DE TRANSPORTEMicrofisuras y MacrofisurasDETERIORO DEL CONCRETODETERIORO DE LAS ARMADURASMecánicoQuímicoFísicoBiológicoCorrosiónAtaque de ácidosVULNERABILIDADRESISTENCIARIGIDEZPERMEABILIDADCONDICIONES SUPERFICIALESSeguridadFuncionalidadHermeticidadAspecto/AparienciaCOMPORTAMIENTO<br /> <br /> <br />Figura 1. Relación entre los conceptos de durabilidad y comportamiento del concreto.Durabilidad y patología del concreto – Diego Sánchez De Guzmán<br />Considerando el modelo de la figura 1, como factores determinantes de la durabilidad de una estructura de concreto están: el diseño y cálculo de la estructura (Geometría y cuantía de acero de refuerzo); los materiales empleados (concreto, acero y productos de protección); las practicas constructivas (Calificación de la mano de obra y control de calidad); y, los procedimientos de protección y curado (Condiciones de humedad y temperatura).<br />Lo anterior, genera una capacidad resistente y de deformación máxima permisible ante las cargas de servicio; desarrolla una textura superficial para el intercambio con el exterior (micro-clima); y también, permite obtener una estructura y una microesturctura del concreto, que a su vez definen la naturaleza y distribución de poros al interior de la masa.<br />Si la capacidad resistente es rebasada, hay deformaciones impuestas u otro tipo de acciones mecánicas (impacto, vibración, abrasión, etc.), invariablemente aparecerán microfisuras y/o macrofisuras consideradas como deterioro mecánico. Pero también, dependiendo del tipo, tamaño y distribución de los poros y fisuras, se establece una cierta y determinada porosidad a través de las cuales operan los mecanismos de transporte de fluidos (gases o líquidos, con o sin sustancias suspendidas y disueltas) que ayudados a su vez por sus efectos de la temperatura, la humedad y/o la presión, permiten iniciar y/o propagar el deterioro del concreto por acciones físicas, químicas y/o biológicas, o del refuerzo por el fenómeno de corrosión. <br />Por lo tanto, el tipo, cantidad y magnitudes de los procesos de degradación del concreto (mecánico, físico, químico y/o biológico) y de las armaduras de refuerzos activas o pasivas (corrosión y/o ataques de ácidos), determinan a través del tiempo la resistencia, la rigidez y la permeabilidad de los diferentes elementos que conforman la estructura. También las condiciones superficiales de la estructura influyen en estos y otros factores y todo ello se refleja en seguridad, funcionalidad, hermeticidad, aspecto y apariencia de la estructura. En resumen, esto determina el comportamiento de la estructura y su vulnerabilidad. <br />Agresividad del medio ambiente<br />Las condiciones del medio ambiente que rodea una estructura de concreto simple o reforzado, tienen una incidencia directa sobre los procesos de deterioro de la misma y para ello, deben tenerse en cuenta el macroclima, el clima local y el microclima.<br />En estructuras expuestas al aire, las condiciones atmosféricas que se encuentran en torno a la estructura (macroclima), tienen una influencia relativamente pequeña sobre la durabilidad del concreto cuando la atmosfera no está enrarecida, pero cuando hay presencia de aire poluto y lluvias acidas, su impacto sobre la durabilidad del concreto puede ser alto.<br />El clima local, ósea aquel que rodea la estructura hasta pocos metros de distancia; y el microclima, medio ambiente próximo a la superficie de la estructura a escasos milímetros o centímetros, son los que ejercen una influencia decisiva en la durabilidad de los elementos que la componen. <br />Del mismo modo, las estructuras sumergidas en el suelo (cimientos, muros de contención, etc.) o en el agua (pilotes u otras estructuras), pueden verse afectadas en su durabilidad, por contacto superficial o saturado de sustancias agresivas con la pasta de cemento o con el acero de refuerzo.<br />Definición y alcance de la Patología del Concreto<br />La patología del concreto puede definirse como el estudio sistemático de los procesos y características de las “enfermedades” o los “defectos y daños” que pueden sufrir el concreto, sus causas, sus consecuencias, y sus remedios. El alcance de la patología del concreto, se puede visualizar en el esquema de la figura 2.<br />Al igual que los seres vivos, el concreto puede sufrir enfermedades y lesiones (defectos o daños), que alteran su estructura interna y su comportamiento. Algunas de ellas pueden ser congénitas, es decir, que estuvieron presentes desde su concepción y/o construcción; otras pueden haberse contraído durante alguna etapa de su vida útil; y otras pueden ser consecuencia de accidentes.<br />Según el modelo presentado, las enfermedades se manifiestan mediante unos síntomas que están representados por fenómenos que exhibe el concreto, tales como: manchas, cambio de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa, u otros.<br />Defectos y/o daños(Enfermedad)CongénitosContraídosAccidentalesSíntomasManchas, cambios de color, herramientas, fisuras, perdidas de masaInvestigación de la estructura(Estudio del enfermo)Investigación profundaInvestigación preliminarDiagnostico y causas (estado en que se encuentra el enfermo y porque razones)Tipos de dañosMagnitud de los dañosCantidad de los dañosPronosticoVulnerabilidadPronosticoPronosticoTerapia<br /> <br /> <br />Amputación y Demolición<br />Figura 2. Modelo secuencial de los procesos que sigue la patología del concretoDurabilidad y patología del concreto – Diego Sánchez De Guzmán<br />Los problemas que a nivel mundial se han planteado, como consecuencia del prematuro deterioro de muchas estructuras de concreto, han conducido a investigaciones para establecer las causas de ese deterioro y proponer tratamientos que subsanen los diversos daños producidos (Reparación o esfuerzo) y/o eviten que se produzcan (Protección).<br />A continuación, daremos posibles soluciones para corregir los daños que se producen y/o para proteger estructuras de concreto que, de no hacerlo en un determinado tiempo, van a ocasionar trabajos de reparación muchos más costosos.<br />Estas técnicas permiten que le demos respuesta a nuestro interrogante, es decir, podemos alargarle el periodo de vida a las estructuras de concreto. Para que un concreto sea durable, es decir resistente a la acción destructiva de acciones físicas, mecánicas, químicas y/o biológicas y mantenga su forma original y la calidad especificada durante su vida útil.<br />Para hacer que una estructura de concreto sea de buena calidad, y esta menos propensa a deterioros o efectos que permitan que una estructura de concreto no tenga una vida útil deseada son las siguientes:<br />Selección y calidad de los componentes del concreto<br />Es indispensable tener en cuenta que las propiedades y características; así como las especificaciones requeridas de los materiales empleados en la producción de concreto deben ajustarse a la normativa vigente en cada país. Hoy en día estas no se limitan únicamente a exigir un valor especifico de resistencia sino también, a considerar como un aspecto fundamental de la durabilidad. <br />Diseño y dosificación de mezclas de concreto<br />Con relación al diseño de mezclas, es indispensable romper con la costumbre de utilizar “recetas únicas” dosificadas por volumen. Hay que entender que los métodos de diseño se han refinado y están disponibles para dosificar el concreto por peso, con bajas relaciones agua/material cementante con granulometrías continuas y con baja relación de vacios. <br />CONCLUSION<br />Para que un concreto sea durable, es decir resistente a la acción destructiva de acciones físicas, mecánicas, químicas y/o biológicas y mantenga su forma original y la calidad especificada durante su vida útil, y por ende podemos lograr que este periodo de vida se extienda un poco más a lo planeado, no solo es importante cumplir con los requisitos de resistencia, sino también tener en cuenta los aspectos de durabilidad en los que podemos encontrar la selección y calidad de los componentes del concreto tales como el cemento, el agua, el agregado fino, el agregado grueso, los aditivos y las adiciones.<br />Un problema que se observa normalmente es que en las instituciones de educación superior enseñan a diseñar por esfuerzos mecánicos para que las estructuras de concreto aguanten la carga, además de ello, se debe tener en cuenta la durabilidad, que es la vida útil de la estructura de por lo menos 50 años, sin que haya problemas de deterioro por la contaminación ambiental, si bien no la podemos detener, sí podemos hacer algo dentro de la estructura para mejorar esa calidad y esa capacidad de soportar los ataques del medio ambiente. (1)<br />A la hora de construir la estructura de concreto, hay que tener en cuenta de que el material de concreto que rodea al acero sea de buena calidad, que el espesor del recubrimiento sea suficiente, se deben aplicar los mecanismos en el diseño de estructuras de concreto armado antes de que sean construidas para alargar el período en que el deterioro por contaminación ambiental inevitablemente va a llegar.<br />Un factor muy importante en la durabilidad de una estructura de concreto, es el mantenimiento, es decir por medio de la patología del concreto explicada anteriormente, se pueden hacer estudios e investigaciones sobre las estructuras para encontrar daños visibles y no visibles, y así mismo encontrar diagnostico a estos problemas para realizar un mantenimiento que permita el arreglo y sanación de la estructura, con el fin de poder alargar su vida útil dentro de la zona urbana.<br />La durabilidad es tan importante como el diseño por resistencia mecánica, la misión es crear conciencia tanto en los estudiantes como en los profesionales para que se fijen en dotar a la estructura de una capacidad para resistir los ataques de la contaminación del medio ambiente.<br />profesor de la Universidad del Zulia y especialista en el área, Sebastián DelgadoLa planeación y el diseño de una estructura juegan un papel muy importante, no solo debe basarse en su función, sino también en las condiciones ambientales y en la vida estimada de servicio. Para ello, es indispensable que los profesionales que intervienen en la fase de diseño del proyecto, sean consecuentes no solo en aplicar métodos de cálculo, si no en conocer los factores o condiciones ambientales que afectan dicho proyecto. <br />Algunos consejos importantes para lograr el objetivo de alargar el periodo de vida de la estructura de concreto pueden ser los siguientes:<br />Siempre se debe colocar el concreto con capas horizontales y por medio de la vibración dar a la superficie compactación, el exceso de vibración puede producir la disgregación entre los agregados y la pasta.(1)<br />Construir las columnas en espiral, es decir con refuerzo transversal, ya que puede producir un confinamiento adicional al núcleo de concreto y contribuyen a la resistencia del elemento. La espiral ejerce una presión de confinamiento, manteniendo el núcleo firme, que como ya se sabe es el ideal para las estructuras.(2) <br />(1) Y (2) Durabilidad y patología del concreto. Diego Sánchez De Guzmán<br />