EVALUACIÓN DE DAÑOS POR AGRESIÓN AMBIENTAL EN VIVIENDAS DE CONCRETO REFORZADO

EVALUACIÓN DE DAÑOS POR AGRESIÓN AMBIENTAL

EN VIVIENDAS DE CONCRETO REFORZADO

1. INTRODUCCIÓN

Los fenómenos meteorológicos extraordinarios

producen grandes e impresionantes daños en

las construcciones ubicadas en las costas; sin

embargo la mayoría de los deterioros que se

observan en las construcciones de concreto

reforzado ubicadas en esas zonas se derivan

de su exposición cotidiana al medio ambiente;

lo anterior puede provocar tanto daños al

concreto, como reacciones químicas en el

acero de refuerzo, las cuales generalmente

producen la ruptura del concreto ubicado en

su cercanía.

Resumen

El concreto reforzado es un material muy eficaz para soportar esfuerzos mecánicos, pero puede resultar vulnerable

cuando es sometido a ambientes severos, como es el caso de las costas marinas. Procesos electroquímicos que tienen

lugar en el acero de refuerzo, y reacciones químicas entre los productos hidratados del cemento y los compuestos que

penetran y se difunden en el concreto, producen deterioros en las construcciones; daños que afectan su durabilidad y

reducen la seguridad y calidad de servicio. En el presente escrito se reporta la evaluación de una unidad habitacional

situada en la ciudad costera de Chetumal, en el sureste de México, desde el punto de vista de su durabilidad ante

los agentes de medio ambiente. En una muestra de viviendas construidas con muros de concreto reforzado se

evaluó la calidad del concreto y se realizaron pruebas electroquímicas al acero de refuerzo; también se midieron las

concentraciones de cloruros y sulfatos en el concreto, y se estimó la pérdida de alcalinidad del concreto. Los resultaron

mostraron que el concreto utilizado fue de una calidad inferior a la necesaria y una probabilidad media de que esté

ocurriendo la corrosión en el acero de refuerzo a la edad de quince años. Se concluye con el pronóstico de que, en un

lapso de diez años, el proceso corrosivo del acero debe haberse generalizado y deben presentarse daños notorios en

las viviendas.

Palabras clave: corrosión, carbonatación, viviendas de interés social, cargas ambientales.

Cuando este deterioro se produce en viviendas financiadas con créditos de interés social, las

cuales generalmente pertenecen a un estrato de la población con recursos económicos escasos, las

acciones de mantenimiento o reparación suelen ocupar un lugar de baja prioridad; de ahí que sus

propietarios se limiten a observar como se reduce el valor de sus viviendas y el confort que éstas les

proporcionan. Se ha definido la durabilidad como la propiedad que presenta un material o estructura

para resistir la acción del tiempo, ataque químico, abrasión o cualquier otro proceso de deterioro,

manteniendo su forma, calidad y condiciones

de servicio originales al exponerse a su medio

ambiente (Hernández, 2006). Las condiciones de

exposición que acarrean los daños más comunes

en el concreto provienen de los líquidos y de los

gases que lo penetran, tales como dióxido de

carbono, agua, oxígeno, cloruros, sulfatos, etc.;

estos elementos o compuestos originan diversas

reacciones químicas, cuyo efecto más crítico

suele ser la corrosión del acero de refuerzo

(Lamond, 1997).

La corrosión se define como la interacción de

un metal con el medio que lo rodea, produciendo

cambios en sus propiedades tanto físicas como

químicas. Su característica fundamental es que,

generalmente, sólo ocurre en presencia de un

electrolito, ocasionando regiones plenamente

identificadas, llamadas anódicas y catódicas. En las

primeras se da una reacción de oxidación por medio

de la cual los electrones son liberados dirigiéndose

a las regiones catódicas, produciéndose en el

ánodo la disolución del metal.

Entre los agentes de medio ambiente que

inducen la corrosión del acero de refuerzo, el

dióxido de carbono (CO2) es el compuesto que

con mayor frecuencia entra en contacto con las

construcciones, ya que es un componente natural

de la atmósfera. La concentración promedio de

CO2 en la atmósfera es de aproximadamente un

0,03 %, sin embargo, esta pequeña concentración

reacciona lentamente con los hidróxidos de la

pasta de cemento que se encuentran diluidos en

la solución del poro del concreto, primero con los

hidróxidos de sodio y potasio; y posteriormente,

los carbonatos que estas reacciones han generados

reaccionan con el hidróxido de calcio, dando lugar

como producto de esta reacción a la formación de

carbonato de calcio que precipita en la superficie

del poro. Se dice entonces que esa porción del

concreto se ha carbonatado.

Estas reacciones dan como resultado la

reducción del pH de la solución del poro de

concreto a un valor tal que la capa de óxidos que

protege el acero pierde su estabilidad. Al destruirse

esta capa, la corrosión puede desarrollarse con el

concurso de oxígeno y humedad.

Otro agente que propicia la destrucción de la

capa pasivante del acero son los iones cloruros;

el ambiente marino contiene diversas sales las

cuales se encuentran disueltas en el agua de mar.

Más del 55 % de los solutos sólidos del agua

de mar son iones cloruro (Cl-), principalmente

cloruro sódico, y en menores cantidades cloruro

magnésico, cloruro potásico y cloruro cálcico.

También, suelen introducirse al concreto,

cloruros contenidos en algunos de sus

componentes, como son el cemento y los

aditivos acelerantes; o bien por la contaminación

involuntaria, y por lo general ignorada, del agua

y los agregados.

Los cloruros íntimamente asociados al

cemento hidratado no son solubles en agua, por

lo que no causan corrosión; sin embargo, algunas

investigaciones han mostrado que cloruros que

se encuentran unidos a algún compuesto de

hidratación del cemento pudieran romper ese

enlace y regresar otra vez a la solución de poro

(ACI 222, 2001).

La velocidad del ataque por cloruros varía

según la región geográfica de acuerdo a la salinidad

o a la concentración de las sales contenidas en el

agua de mar. Ésta depende principalmente de tres

factores: la evaporación, la precipitación pluvial

y la proximidad a las descargas de los ríos. El

rango de salinidad en los diferentes mares en el

mundo va aproximadamente de treinta a cuarenta

gramos de sal por litro de solución (Lewis, 1980).

La salinidad en las costas de Península de Yucatán

se encuentra en el rango entre 35,5 g/l y 36,5 g/l.

Por otra parte, los sulfatos han sido

identificados como compuestos que generan

deterioro directamente al concreto. Las

principales fuentes de sulfatos que pueden

atacar al concreto son: los suelos que contienen

yeso mineral (sulfato cálcico), las aguas que

solís - moreno - jiménez - rosas: Evaluación de daños... 47

contienen residuos industriales y, principalmente

el agua de mar que contiene una concentración de

aproximadamente 0,004 de sulfato de sodio.

Cuando el concreto ha endurecido, los

iones sulfato que ingresan del ambiente externo

reaccionan con los monosulfoaluminatos

formando la sal llamada etringita. Esta sal provoca

un aumento en volumen del orden del 250 %, lo

cual produce grandes tensiones que desencadenan

fisuras y desprendimientos superficiales del

material (Sanjuán y Castro, 2001).

En la Península de Yucatán las viviendas

se han construido por muchos años con muros

de mampostería y losa de concreto. Los muros

inicialmente de mampostería de piedra fueron

sustituidos a partir de la década de los sesentas

del siglo pasado por muros de mampostería de

bloques de concreto, confinada con cadenas

(elementos horizontales) y castillos (elementos

verticales) de concreto reforzado. En las últimas

dos décadas, buscando procesos más rápidos y

económicos se ha iniciado la sustitución de éstos,

por muros monolíticos de concreto reforzado.

La gran resistencia del concreto ante cargas de

compresión y el hecho de que el sistema estructural

en cajón sea muy rígido e hiperestático hacen que

estructuralmente la combinación de muros y losas

de concreto reforzado sea una solución muy eficaz.

Sin embargo, regiones en las que el medio ambiente

es agresivo con el concreto reforzado, el sistema

podría ser vulnerable ante las cargas ambientales

y como consecuencia poco durable (Solís et al,

2005). Actualmente se están realizando grandes

unidades habitacionales, en el sureste de México,

utilizando muros de concreto reforzado.

El presente artículo presenta la evaluación

por durabilidad de una muestra de viviendas

ubicadas en un ambiente agresivo. El objetivo del

estudio fue determinar el impacto que las cargas

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