Transcript ABRASION - jhonatanmc

Universidad Nacional
“San Luis Gonzaga” de Ica
TEMA:
ABRASION, EROSION, CORROSION
ALUMNO:
CISNEROS LOZA CESAR EDUARDO
DOCENTE:
ING. VERGARA LOVERA DANIEL
ICA – PERU
2012
ABRASION
ABRASION
Se define como resistencia a la abrasión
al grado de oposición de una superficie
de concreto a ser desgastada por el roce
y fricción.
Pueden traer consecuencias en el
comportamiento bajo las condiciones de
servicio indirectamente propiciando el
ataque de algún otro enemigo de la
durabilidad (agresión química, corrosión.
etc.)
RESISTENCIA A LA ABRASION
 Los pisos, pavimentos y estructuras hidráulicas son
expuestos a abrasión o al desgaste, por lo que en estas
aplicaciones el concreto necesita tener alta resistencia a
abrasión.
 Los resultados de los ensayos indican que la resistencia
a abrasión está fuertemente relacionada con la
resistencia a compresión del concreto.
 Una relación agua- cemento baja y el curado adecuado
se hacen necesarios para la resistencia a abrasión.
 El tipo de agregado y el acabado de la superficie o el
tratamiento usado también tienen gran influencia sobre la
resistencia a abrasión.
EFECTO DE LA RESISTENCIA A
COMPRESIÓN Y DEL TIPO DE
AGREGADO SOBRE LA
RESISTENCIA A ABRASIÓN DEL
CONCRETO (ASTM C 1138).
EROSION
 Las erosiones en la piedra artificial se producen por el
bajo contenido en cemento.
 Se define como el deterioro causado por la acción
abrasiva de fluidos o sólidos en movimiento. La magnitud
depende del número, velocidad , tamaño, perfil, densidad
y dureza de las partículas en movimiento por unidad de
tiempo. Siendo producido por acciones mecánicas debido
al oleaje
DAÑOS POR ABRASION
POR FROTAMIENTO:
 En pavimentos de concreto, debido al tráfico
peatonal, camiones ligeros y arrastre, raspadura y
deslizamiento de objetos sobre la superficie
(frotamiento).
POR FRICCION:
 En pavimentos de concreto debido a montacargas,
camiones pesados y automóviles, con o sin cadenas
(frotamiento, raspadura y percusión)
POR EROSION DE MATERIALES ABRASIVOS:
 Estructuras hidráulicas corno vertederos, estribos de
puentes y túneles, debido a la acción de materiales
abrasivos transportados por corrientes lentas de
agua (frotamiento más raspadura).
EROSION POR CAVITACION:
 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. A esto por lo general se le conoce como
erosión por cavilación.
FACTORES QUE AFECTAN LA
RESISTENCIA A LA ABRASIÓN
El mejor indicador es evaluar la principalmente
los factores como la resistencia en compresión,
las características de los agregados, el diseño de
mezcla, la técnica constructiva y el curado.
Está demostrado que un elemento fundamental
lo constituye la mano de obra y el acabado.
Cuando se procede a realizar el acabado sin
permitir la exudación natural de la mezcla, la
capa superficial se debilita.
 La cantidad de energía que pone el operario en el
proceso de acabado tiene relación directa con el
grado de compactación de la superficie habiéndose
comprobado experimentalmente una gran
diferencia cuando éste trabajo se ejecuta con
acabadoras mecánicas.
 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 ABRASION
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.
 Menor cantidad posible de aire atrapado.
Otros :
 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", 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.
 Uso de soluciones endurecedoras superficiales a los pisos
de concreto ( magnesio, fluorosilicato de zinc,silicato de
sodio).
 Hay una variedad muy grande de tratamientos adicionales
para lograr una superficie mucho más resistente que la
obtenida con un concreto normal, sin embargo la
recomendación principal es el no usarlos sin antes
evaluarlos en forma práctica.
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 admisible. 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.
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
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.
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.
La cavitación se presenta también en el fondo
de los ríos donde se genera a partir de
irregularidades del lecho disociando el agua y
el aire. Ambos son sometidos a presiones,
dando lugar, este último, a burbujas que, con la
fuerza del agua, se descomponen en tamaños
microscópicos, saliendo disparadas a gran
velocidad. Esto provoca un fuerte impacto en el
lecho que puede ser de hasta 60 t/m².
PROTECCIÓN CONTRA DAÑOS
DEBIDOS A CAVITACIÓN
a. La resistencia a la erosión por cavitación del concreto
se incrementa con la reducción de la relación aguacemento, 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. Las recomendaciones sobre el tamaño máximo de los
agregados del concreto son muy variables, se considera
además que el mejor agregado para estos casos es el
granito.
c. Se puede proteger la superficie de concreto por
medio de láminas de hule para absorber las energías
de choque, los recubrimientos se han hecho con base
en pinturas que incrementan la vida del concreto de 3
a 20 veces.
d. Dar un acabado de pulido a la superficie sujeta a
efectos de cavilación, ya que es más difícil nuclear
burbujas sobre una superficie muy plana.
e. La protección contra la cavitación debe comenzar
con un diseño hidráulico adecuado del sistema, de tal
manera que se eviten en lo posible las presiones
bajas.
CORROSION
¿QUE ES CORROSION?
Es 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 descascaramiento 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.
SERIE GALVANICA
La serie galvánica es una lista de metales y aleaciones
ordenadas de acuerdo a su potencial de corrosión relativo en
un medio ambiente dado. Cabe destacar que la serie
galvánica es útil cuando se desea elegir un metal o aleación
para ser utilizado en un electrolito específico, puesto que se
conoce su tendencia a corroerse.
 El metal “Pasivo” es el que posee alguna forma de película
protectora sobre su superficie, como es el caso de los
aceros inoxidables, el aluminio, el titanio, el cobre y otros
metales.
 El metal “activo” es un metal desnudo, sin película
protectora. El estado activo está asociado con un potencial
más negativo que el correspondiente a un estado pasivo.
FORMAS QUE ADOPTA
1. CORROSION LOCALIZADA:
 Corrosión por picaduras: Las picaduras en las barras de acero
se forman por la disolución localizada que se produce en la
película pasiva. Esto resulta del ingreso de iones cloruro al
medio, que están en la masa del hormigón o porque provienen
del exterior.
 Corrosión en Espacios Confinados: Aireación diferencial. La
corrosión en espacios confinados puede ocurrir cuando sobre la
superficie del metal existe un espacio lo suficientemente
resguardado que evita el acceso continuo del oxígeno a esa
zona, creándose, eventualmente, celdas diferenciales de oxígeno
que inducen a la corrosión del refuerzo.
 Corrosión bajo tensión: Para que ocurra este tipo de corrosión
debe existir un intercambio de corrientes entre una estructura
metálica y un medio electrolítico. Ocurre preferencialmente en
hormigón pre o postensado, donde se utilizan aceros de alta
resistencia debido, en general, a la presencia de hidrógeno
atómico difundiendo a través del metal. Este daño produce,
fisuramiento o fractura del acero por acción del hidrógeno atómico
a nivel microestructural.
 Corrosión por corrientes de interferencia:. Para que ocurra
este tipo de corrosión debe existir un intercambio de corrientes
entre una estructura metálica y un medio electrolítico. La corriente
continua es la que tiene el efecto más pronunciado sobre la
corrosión, ya que esta fluye en un solo sentido. Por el contrario, la
corriente alterna, que invierte su dirección alrededor de una
centena de veces por segundo, puede causar un efecto mucho
menos pronunciado.
2. CORROSIÓN UNIFORME O GENERALIZADA:
La corrosión uniforme es resultado de una pérdida generalizada
de la película pasiva, en la superficie del acero, que resulta de la
carbonatación del hormigón y/o la presencia de excesiva
cantidad de iones cloruros. También puede ocurrir por efecto de
la lixiviación del hormigón producida por la precolación y/o
lavado por aguas puras o ligeramente ácidas.
3. CORROSIÓN GALVÁNICA:
Esta corrosión se produce cuando existen dos metales de
composición química diferentes en un medio electrolítico, o bien
en zonas de composición diferente en un mismo metal, que
conforman una micropila galvánica. En el caso de las
armaduras, esta situación se dará cada vez que en alguna zona
se dañe o no se forme la película pasiva característica. Esta
zona actuará como ánodo frente al resto del material, donde
permanece la pasivación, el cual actuará como cátodo. También
podría ocurrir cuando la barra de refuerzo se encuentre con
otros conductores más nobles, esto se asocia al funcionamiento
de una macrocelda
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 óxidos-expansivos
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, Tutti definió un modelo muy sencillo que representa el tiempo
que tarda una estructura de concreto proporcionando servicios para los cuales ha
sidodiseñada. Este modelo se divide en dos periodos.
 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 deldeterioro,
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
5. Utilice cenizas volantes, escorias de altos hornos o
microsílice y/o un inhibidor de corrosión probado.
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.
 Cloruros pueden dañar la capa pasivadora del concreto que
protege el acero de refuerzo y mantiene su ph alto. Cuando
se supera el límite de cloruro soluble en agua, se crea un
desequilibrio electroquímico, generando una celda eléctrica
alrededor del acero, produciendo también cloruro de hierro,
que luego se oxida. Esta oxidación produce expansión
tensión en la pasta creando fisuramiento en el concreto.
 Como nota interesante debemos comentar que para producir
concreto no reforzado, se puede emplear incluso agua de
mar, (como en efecto se hace en algunos lugares del mundo)
si la estructura en cuestión no estará sometido
posteriormente a humedecimiento que produzca que entren
en solución permanente los sulfatos que también contiene el
agua marina. Empleado complementariamente algún
cemento puzolánico o resistente a los sulfatos, en los casos
mas críticos se controlaría cualquier reacción de los sulfatos,
ya que estos constituirían el único riesgo potencial de
deterioro.
PREVENCION
Análisis previo de los materiales,
especialmente el agua y los agregados así
como el suelo de contacto.
SOLUCION
• a/c baja, espesor de recubrimiento,
compactación, baja permeabilidad,
inhibidores de corrosión
PROTECCION DE ARMADURAS
 Los principales sistemas de protección de la corrosión
están basados en plásticos (capas, revestimientos,
rellenos sólidos) o gres (revestimientos, rellenos sólidos).
 Otros tipos de revestimientos protectores para
condiciones severas de corrosión son el galvanizado en
caliente y el revestimiento epóxico de las barras de
acero.
 El usode pinturas Epoxy-Poliamida, Epoxy-aminas,
Epoxy-Novolacas, Pinturas de Poliuretano etc. las cuales
se interponen y retardan el ingreso de contaminantes
externos como cloruros, dióxido de carbono, dióxido
sulfuroso, humedad, oxígeno, etc.
 Protección Catódica
RECOMENDACIONES:
 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.
PROTECCION CATODICA
Este procedimiento tiene
como fundamento la
polarización, a potenciales
más negativos, de la
superficie metálica hasta
alcanzar un grado de
polarización, en el cual se
acepta que dicha
superficie metálica es
inmune a la corrosión.