Durabilidad de concretos estructurales.

FF
DURABILIDAD DE CONCRETOS ESTRUCTURALES
Trabajo que presenta
CARLOS JAVIER MENDOZA ESCOBEDO
Para su ingreso a la
ACADEMIA DE INGENIERIA
Marzo 2003

INTRODUCCION
Mientras los esfuerzos en la investigación y en el desarrollo tecnológico en la industria del
cemento fueron dirigidos a la producción de cementos Pórtland de alta resistencia y con bajo
requerimiento energético, los aspectos relacionados con la durabilidad de los productos de
cemento debidos a cambios físico-químicos en sus características no se estudiaron en forma
adecuada. Se supuso que el concreto producido por la mezcla de cemento, agregado y agua
podría resistir cualquier condición de exposición o clima. Se pensaba que el concreto era un
material que no requería mantenimiento hasta que los problemas de durabilidad se
empezaron a reportar en varias partes del mundo.
El deterioro de las estructuras de concreto es causado principalmente por un medio ambiente
agresivo, por especificar materiales no apropiados y por prácticas constructivas deficientes.
Es frecuente que en las obras locales se apliquen especificaciones importadas de otras
partes del mundo, sin una adecuación apropiada a las condiciones prevalecientes. Esta
práctica no fue cuestionada sino hasta que se presentaron fallas estructurales graves.
Las condiciones ambientales caracterizadas por variaciones diarias y estacionales de
temperatura y humedad tienen influencia en los mecanismos de deterioro de las
superestructuras. Estas variaciones, unidas al efecto del viento, originan grietas térmicas y
de contracción irreparables las cuales propician el ingreso de humedad, oxígeno, sulfatos,
cloruros, dióxido de carbono y otras substancias agresivas al concreto. Los procesos de
deterioro en las subestructuras están influenciadas por las condiciones agresivas del suelo,
del agua freática y del ambiente altamente contaminado con cloruros y sulfatos. El deterioro
de las estructuras de concreto se manifiesta generalmente por la corrosión del acero de
refuerzo y el ataque al concreto por sulfatos.
En este trabajo se discuten las causas más importantes del deterioro del concreto y se dan
recomendaciones para prevenir estos daños. Se incluyen aspectos relacionados con el
deterioro de las estructuras por congelación y deshielo, por colados en climas cálidos, la
exposición a ambientes químicos agresivos, la abrasión, la corrosión de metales, la reacción
química con los agregados, la reparación del concreto y el empleo de sistemas de protección
que incrementan la durabilidad del concreto.
1

1. CONGELACION Y DESHIELO
El daño por congelación y deshielo es un problema realmente serio. El mecanismo
involucrado ahora es bien comprendido. El daño es acelerado en forma importante,
particularmente en los pavimentos, por el uso de sales descongelantes que originan un
deterioro muy severo de la superficie. Afortunadamente, el concreto hecho con agregados de
buena calidad, baja relación agua/cemento y un sistema de burbujas de aire apropiado y que
ha alcanzado madurez adecuada antes de ser expuesto a los efectos de la congelación y
deshielo, será resistente a tales acciones.
1.1 Clima frío en la República Mexicana
En la República Mexicana son limitadas las zonas con esas características. En la figura 1.1
se presentan las cuatro zonas en que se ha dividido la República de acuerdo con el potencial
que tienen para que se presente la congelación.
8
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Len.. tNnpnraturas minien Kresqo de COfl9OldCIOfl -.
- extenuas absolutas del co.ie,eto
Menores de .1 6C Importante
88 Entre •6 y-10C Moderado
Entre -10 y 0C Lene
Mayores de 0Ç. - - - Nulo ..........
Fig 1.1 Zonas de riesgo de congelación y deshielo del concreto

1.1.1 Región con importante riesao de conaelación
Esta región comprende las zonas con temperaturas mínimas inferiores a —16°C localizadas
al Norte de la República, fundamentalmente en el estado de Chihuahua, y que
fi siog ráfica mente se ubican en una porción de la Sierra Madre Occidental.
1.1.2 Región con moderado riesgo de congelación
Corresponde a las zonas con temperaturas mínimas comprendidas entre —16 °C y —10°c, que
abarcan parcialmente el Norte y Noroeste de la República; incluye todo el estado de Coahuila
y parte de los estados de Sonora, Chihuahua, Nuevo León, Durango y Zacatecas.
Fisiográficamente, esta región comprende porciones del Desierto Sonorense, la Sierra Madre
Occidental, la Sierra y Llanos del Norte, la Sierra Madre Oriental, la Gran Llanura de
Norteamérica y la Mesa del Centro.
1.1.3 Región con leve riesgo de congelación
En esta región se agrupan las zonas cuyas temperaturas mínimas fluctúan entre —10 0C y 0°C,
las cuales ocupan de manera irregular el Noroeste, Noreste y Centro de la República y que
abarcan partes de las provincias fisiográficas de la Península de Baja California, al Desierto
Sonorense, la Llanura Costera del Pacífico, la Llanura Costera del Golfo Norte y el eje
Neovolcánico.
1.1.4 Reaión con nulo riesao de conaelacián
Esta región corresponde al resto de la República, es decir, todas aquellas zonas donde las
temperaturas mínimas siempre resultan mayores de 0°C. Geográficamente se sitúa al sur y
sureste de la República y en el extremo sur de la Península de Baja California, ocupando las
provincias fisiográficas de la Sierra Madre del Sur, la Llanura Costera del Golfo Sur, la
Península de Yucatán, las Sierra de Chiapas y la Cordiuera Centroamericana.
1.2 Recomendaciones para estructuras durables en clima frío
El concreto que estará expuesto a una combinación de humedad y ciclos de congelación y
deshielo requiere:
> Diseño de la estructura para minimizar la exposición a la humedad
> Bajas relaciones agua/cemento
> Inclusores de aire apropiados
> Materiales de calidad satisfactoria
Curado adecuado antes del primer ciclo de congelación
> Atención especial a las prácticas constructivas
1.2.1 Exoosición a la humedad
Debido a que la vulnerabilidad del concreto a los ciclos de congelación depende en gran
medida del grado de saturación del concreto, se deben de tomar precauciones para minimizar
el agua existente. Mucho se puede lograr para alcanzar estas recomendaciones mediante un
diseño inicial cuidadoso de la estructura. La geometría de la estructura debe propiciar un
buen drenaje.

La parte superior de los muros y todas las superficies exteriores deberán tener pendiente. Se
deben evitar desniveles que propicien la formación de charcos. Los desagües no deben de
descargar sobre las fachadas de concreto expuesto. Deben de eliminarse las juntas no
necesarias para control de cambios volumétricos y hacer las previsiones para que drene el
agua. Los goteros pueden prevenir que el agua corra por debajo de los extremos de los
miembros estructurales.
1.2.2 Relación agua/cemento
Los concretos de peso normal para que sean resistentes a la congelación deben tener una
relación agua/cemento que no exceda los siguientes valores: secciones delgadas (cubiertas
de puentes, cercas, guarniciones, durmientes, largueros y trabajos ornamentales) y cualquier
concreto expuesto a sales descongelantes - 0.45; todas las demás estructuras - 0.50.
Debido a que el grado de absorción de algunos agregados ligeros puede ser incierto es poco
práctico calcular la relación agua/cemento de los concretos que incluyen estos agregados.
Para estos concretos se debe especificar una resistencia a compresión a 28 días de al menos
300 kg/cm2.
1.2.3 Inclusores de aire
Inclusiones de aire muy pequeñas no protegen a la pasta de cemento contra la congelación y
deshielo. Demasiado aire incluido afectará desfavorablemente a la resistencia. Los
contenidos recomendados de aire incluido en el concreto se dan en la tabla 1.1.
Tabla 1.1 Contenidos de aire recomendados para concretos resistentes a la congelación
Tamaño de agregado máxi-
mo, nominal mm (puig)
Contenido de aire promedio, por ciento*
Exposición severa Exposición moderada
9.5 (3/8) 7.5 6
12.5(1/2) 7 5.5
19.0(3/4) 6 5
25.0(1) 6 5
37.5 (1 ¼) 5.51 4.5
75.0(3) 4.5 3.5
1150.0(6) 4 3
* Una tolerancia razonable para los contenidos de aire en condiciones de campo es ± 1% por
ciento
+ Exposición exterior en clima frío donde el concreto puede estar en contacto casi continuo
con la humedad antes del congelamiento, o donde se usan sales de deshielo. Por
ejemplo, los pavimentos, las cubiertas de puentes, banquetas y tanques de agua
± Exposición exterior en clima frío donde el concreto está expuesto solo ocasionalmente a la
humedad antes del congelamiento y donde no se usarán sales de deshielo. Por ejemplo,
ciertos muros exteriores, vigas, trabes y losas no en contacto directo con el suelo.
Estos contenidos de aire son sobre la mezcla completa, como se hace para los tamaños de
agregados que preceden. Sin embargo, cuando se ensayan estos concretos, los
agregados mayores que 37.5 mm (1 ¼") se retiran manualmente o por cribado y el
contenido de aire se determina en la fracción de la mezcla menor que 37.5 mm (1 ¼"). A
partir de estos valores se calcula el contenido de aire sobre la mezcla completa.

Hay opiniones encontradas sobre si se pueden permitir contenidos de aire inferiores a los
reportados en la tabla para concretos de resistencias altas (mayores que 400 kg/cm 2). El
comité que propone estos contenidos de aire opina que cuando existe evidencia de campo y
experimentales de buen desempeño de combinaciones particulares de materiales, prácticas
constructivas y de exposición, los contenidos de aire pueden reducirse aproximadamente 1
por ciento. (Para tamaños de agregado máximo nominal superiores a 37.5 mm (1 1/2"), esta
reducción aplica a la fracción de la mezcla inferior a 37.5 mm (1 %").
Nótese que los contenidos de aire se dan para dos condiciones de exposición: severa y
moderada. Estos valores proporcionan aproximadamente 9 por ciento de aire en la fracción
de mortero para la exposición severa y aproximadamente 7 por ciento para la exposición
moderada.
El concreto con aire incluido se produce mediante el uso de un aditivo inclusor de aire
adicionado a la mezcla de concreto, un cemento inclusor de aire, o ambos si es necesario. El
contenido de aire resultante depende de muchos factores, incluyendo las propiedades de los
materiales que se utilicen (cemento, aditivos químicos, agregados, puzolanas, etc), las
proporciones de la mezcla, tipo de mezcladora, tiempo de mezclado y temperatura. Cuando
se emplea un aditivo inclusor de aire, la dosificación se varía como sea necesario hasta que
se alcance el contenido de aire deseado. Esto no es posible cuando se emplea solamente un
cemento inclusor de aire; ocasionalmente el contenido de aire será insuficiente o excesivo,
sin embargo, este es el método más conveniente para proporcionar alguna seguridad de
protección contra ciclos de congelamiento para obras pequeñas, en las que no se dispone de
los equipos para verificar el contenido aire. El procedimiento preferible es usar un aditivo
inclusor de aire.
1.2.4 Materiales
Materiales cementantes. Los diferentes tipos de cementos hidráulicos, portland y
mezclados, cuando se emplean en concretos con aire incluido dosificados y fabricados
adecuadamente proporcionarán resistencia a la congelación cíclica similar. Los cementos
deben cumplir con la especificación NMX 0-414.
La mayor parte de las cenizas volante y las puzolanas naturales cuando se emplean
como aditivo tienen poco efecto en la durabilidad de los concretos si, el contenido de aire,
la resistencia y el contenido de humedad de los concretos son similares. Sin embargo se
deberá realizar una investigación apropiada antes de usar un material no ensayado.
Estos materiales deben cumplir con la norma NMX C 146.
Agregados. Los agregados pueden ser de origen natural o producidos por trituración, y
deben cumplir con la calidad especificada en la norma NMX C-111, con especial
requerimiento de que pasen holgadamente la prueba de sanidad, conducida según el
método NMX C-75, este requisito puede omitirse si se emplean agregados con
antecedentes de buena durabilidad en condiciones similares a las previstas.
Los ensayes de laboratorio sobre el concreto deben incluir la prueba rápida de
congelación y deshielo en la cual la durabilidad del concreto se mide por la reducción en
el módulo de elasticidad dinámico del concreto. La norma ASTM 0 666 permite el ensaye
por cualquiera de los procedimientos, Procedimiento A - congelación y deshielo en agua,
o procedimiento B - congelación en aire y deshielo en agua.

Se acepta en forma general que estos ensayes pueden clasificar a los agregados desde
excelentes hasta pobres en un orden aproximadamente correcto, sin embargo, no son
capaces de predecir si un agregado marginal proporcionará un comportamiento
satisfactorio cuando se emplea en un concreto a un contenido de humedad particular y se
sujeta a una exposición cíclica de congelamiento.
c) Aditivos. Los aditivos inclusores de aire deben cumplir con la norma NMX C-200 y los
aditivos químicos para concreto con la norma NMX 0-255. Algunos aditivos minerales y
agregados que incluyen grandes cantidades de finos pueden requerir altos consumos de
aditivos inclusores de aire para generar la cantidad requerida de aire incluido.
1.2.5 Madurez antes del primer ciclo de congelación
El concreto con aire incluido debe ser capaz de resistir los efectos de congelación a edades
tan tempranas como puede ser cuando alcanza una resistencia a la compresión de
aproximadamente 35 kg/cm2, si no existe fuente externa de humedad. A una temperatura de
1000, la mayor parte de los concretos bien proporcionados alcanzan esa resistencia durante
el segundo día.
Antes de estar expuesto a un congelamiento prolongado mientras se encuentra saturado en
forma crítica, el concreto debe alcanzar una resistencia a compresión de aproximadamente
300 kg/cm2. Es deseable tener un periodo de secado después del curado. Para una
condición de exposición moderada se debe alcanzar una resistencia a compresión de 200
kg/cm2.
1.2.6 Prácticas constructivas
Cuando se requiere de concretos durables son esenciales las buenas prácticas constructivas
En la Práctica Recomendada por el Comité AOl 306 se describen las medidas adecuadas
para efectuar colados de concreto, como se coloca en la estructura y como se mantiene
durante los primeros días después de su colocación.
En términos generales, lo pertinente es que al mezclar el concreto, este posea una
temperatura adecuada para la hidratación del cemento y así se conserve el tiempo necesario,
protegiéndolo hasta que adquiera la resistencia necesaria para soportar sin daño la remoción
de las cimbras y los efectos de las bajas temperaturas ambientales. Así mismo, es necesario
que al final del periodo de protección se evite el choque térmico producido por un
enfriamiento brusco, adoptando medidas para que este sea gradual.
La temperatura que debe procurarse en el concreto al mezclarlo depende básicamente de la
temperatura ambiente, el espesor de la estructura por colar y el consumo unitario de cemento
en el concreto. En la tabla 1.2, tomada de la Práctica AOl 306, se dan recomendaciones al
respecto que resultan útiles para las condiciones que pueden presentarse en la zona Norte
del país.
Al término de la colocación del concreto, la estructura debe protegerse con aislamientos
térmicos, de manera tal que la temperatura del concreto se conserve por encima de los
valores indicados. Esta protección debe prolongarse el tiempo necesario hasta que el
concreto alcance la resistencia suficiente para permitir el retiro sin daño de las cimbras
soportantes, con reapuntalamiento simultáneo.

Tabla 1.2 Temperaturas mínimas del concreto para colados en clima frío
Conce to
Espesor de las secciones (m)
Muy
delgado
(<0.3)
Delgado
(0.3-0.9)
Moderadamente
masivo
(0.9-1.8)
Masivo
(>1.8)
Tamaño máximo del agregado, mm 20 40 75 150
Consumo aprox. cemento, kg/m 3 360 300 240 180
Temperatura mínima O
que debe tener el concreto al mezclarlo, cuando la temperatura
media diaria ambiental es:
Mayor de -1°C 16 13 10 7
Entre-1 °Cy-18°C 18 16 13 10
Temperatura mínima que deberá tener el concreto al colocarlo en las formas
13 1 10 1 7 5
Para aumentar la temperatura del concreto al mezclarlo, el medio más efectivo consiste en
precalentar el agua, pero no a tan alta temperatura que pueda propiciar el fraguado
instantáneo del cemento. Para las condiciones que llegan a ocurrir en el Norte de la
República, debe ser suficiente calentar el agua de mezclado a una temperatura entre 50 y
60°C para que el concreto alcance las temperaturas mínimas requeridas. Una
recomendación adicional consiste en mezclar primero el agua caliente con los agregados
fríos para equilibrar la temperatura y, después, añadir el cemento incrementando en un 25%
el tiempo normal de mezclado.
Para la remoción de las cimbras soportantes con reapuntalamiento simultáneo, normalmente
se requiere que el concreto alcance una resistencia mayor del 50% de su resistencia de
proyecto (f), o según lo especifique en cada caso el proyectista responsable. El tiempo
que el concreto requiere para alcanzar dicha resistencia se puede determinar mediante el
ensaye de especimenes conservados en las mismas condiciones de curado de la estructura
que representan, o bien, aplicando relaciones resistencia-madurez previamente establecidas.
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2. CONCRETO EN CLIMA CALIDO
2.1 Clima cálido en la República Mexicana
Al igual que para las condiciones de clima frío en la figura 2.1 se presenta un mapa de la
República Mexicana en el que delimitan tres regiones cuyos riesgos en orden descendentes
se califican como: importante, moderado y leve.
Fig 2.1 Delimitación de zonas con diferente riesgo de clima cálido
2.1.1 Región con riesgo importante por clima cálido
Esta región comprende una pequeña porción de la costa del estado de Sonora, donde se
registran temperaturas máximas mayores a los 52°C y que fisiográficamente se puede
relacionar a una mínima parte del Desierto Sonorense.

2.1.2 Región con riesgo moderado por clima cálido
Región que contiene a las zonas cuyas temperaturas máximas oscilan entre 40 y 52°C que
parcialmente abarcan el Noroeste, Noreste, Centro y Sur de la República y una zona reducida
del Sureste de la Península de Baja California, y que abarcan partes de las provincias
fisiográficas de la Sierra Madre Occidental, Península de Baja California, Sierra Madre
Oriental, Eje Neovolcánico, Sierra Madre del Sur y Sierra de Chiapas.
2.1.3 Región con riesgo leve por clima cálido
Esta región corresponde al resto de la República, es decir, todas aquellas zonas donde las
temperaturas máximas se mantienen por debajo de los 40°C. Geográficamente se sitúa en
porciones del Norte, Sur y Sureste, ocupando prácticamente algunas secciones de todas las
provincias fisiográficas en que se divide la República.
2.2 Recomendaciones para estructuras durables en clima cálido
Las altas temperaturas ambientales también pueden resultar perjudiciales para la calidad y
durabilidad de las estructuras de concreto, si no se toman las precauciones necesarias desde
su elaboración. El informe del Comité ACI 305 describe detalladamente todas las medidas
precautorias que suelen adoptarse para la ejecución de colados en tiempo caluroso. En lo
que sigue se resumen las principales medidas de esta índole, las cuales son aplicables tanto
en la zona Sur del territorio nacional en que el clima cálido prevalece casi todo el año, como
en la zona Norte, donde se manifiestan muy altas temperaturas ambientales durante el
verano, en condiciones más severas por la baja humedad relativa del ambiente y la frecuente
presencia de vientos.
2.3 Diseño de la mezcla de concreto apropiada
Los componentes de una mezcla de concreto para colados en clima caluroso deben
seleccionarse no solo en función de estas condiciones, sino también de las que
posteriormente ocurrirán durante la operación de la estructura.
2.3.1 Materiales
El concreto puede ser Pórtland, tipo 1 o II o Mezclado, conforme a los requisitos de la
norma NMX-C 414. En cualquier caso, debe procurarse que el consumo unitario de
cemento en la mezcla, sea el mínimo necesario para que el concreto cumpla con la
calidad especificada.
Los agregados deben ser de calidad normal, según lo establecido en la norma NMX C-
111. En este debe prestarse atención especial al cumplimiento de todas aquellas
características o propiedades de los agregados que puedan influir desfavorablemente con
el requerimiento de agua de mezcla del concreto.
Los aditivos recomendables en este caso son: un agente reductor del agua de mezclado
(NMX 0-255), que ocasionalmente también puede ser retardante del fraguado y un
agente inclusor de aire (NMX C-200) para cuando la estructura deba soportar
temperaturas de congelación durante el invierno.

La relación agua/cemento debe seleccionarse comparando los valores requeridos para
cumplir con los requisitos de resistencia y durabilidad, a fin de utilizar el que sea menor, de
conformidad con lo recomendado en la Práctica AOl 211.1. Para definir la relación
agua/cemento requerida por durabilidad, deben considerarse las condiciones específicas del
sitio donde se construye la estructura y las características de esta, independientemente de
que el clima durante la construcción sea cálido. En la tabla 2.1 se indican los valores
máximos de la relación agua/cemento (A/O) que son recomendables por concepto de
durabilidad en algunos tipos de estructuras, en las condiciones señaladas.
Tabla 2.1 Relaciones agua/cemento por durabilidad
Tipo de estructura y condiciones de exposicion y servicio
A/O máxima sugerida por
durabilidad*
Estructuras de concreto simple o reforzado, con secciones
delgadas expuestas a la intemperie, en sitios con algunas 0.50
nevadas y temperaturas de congelación durante el invierno
Estructuras de concreto sujetas a ciclos de
humedecimiento y secado, en clima benigno:
Si el medio de contacto no es Concreto simple 0.58
químicamente agresivo Concreto reforzado 0.55
Si el medio de contacto es químicamente agresivo, en
concreto simple o reforzado** 0.45
Estructuras de concreto simple o reforzado para almacena-
miento de agua, o expuestas a contacto con agua que 0.48
actúa bajo presión
* Este requisito deja de regir si para obtener la resistencia especificada se requiere emplear
una relación A/O más baja.
** En este caso debe emplearse, además, un cemento de composición química adecuada.
2.3.3 Elaboración y colocación del concreto a la temperatura adecuada
Es inconveniente para la resistencia y durabilidad potencial del concreto, que su temperatura
al elaborarlo sea demasiado alta. El Comité AOl 305 no especifica una temperatura límite
máxima en el concreto para el colado de estructuras ordinarias, por la diversidad de
características y circunstancias que pudieran existir, y solamente advierte que en cada caso
particular hay una temperatura máxima, probablemente comprendida entre 24 y 38°C, que no
conviene rebasar en el concreto recién mezclado. Dada la frecuencia con que esta cuestión
se presentan en las condiciones climáticas locales, se estima pertinente ofrecer algunos
datos más específicos.
Tomando como nivel medio de referencia una temperatura "ideal" de 21°C, los valores
normalmente admisibles para la variación de la temperatura del concreto en su etapa de
fraguado y endurecimiento se sitúa dentro de un intervalo de 21 ± 11O, aproximadamente.
Así, para los colados efectuados en tiempo frío, se recomienda adoptar las medidas
necesarias para que la temperatura del concreto en esta etapa no descienda por debajo de
10°C, y para los colados de estructuras ordinarias en tiempo caluroso suele requerirse que la
temperatura de colocación dentro del concreto no exceda de 32°C; límite máximo que
10

inclusive se puede reducir a 27°C cuando los colados se efectúan en zonas áridas, de clima
cálido y seco.
Para los colados que se llevan a cabo bajo temperaturas ambientales cercanas a 4000,
resulta prácticamente imposible cumplir con estos límites, a menos que se tomen medidas
para abatir la temperatura del concreto al mezclarlo. El agua de mezcla es el componente
que comparativamente ejerce mayor influencia en la temperatura de elaboración del concreto.
Consecuentemente, el medio más efectivo para abatir dicha temperatura consiste en enfriar
el agua de mezcla, o bien sustituirla parcialmente por hielo en escamas o finamente molido.
Si bien el calentamiento del agua, para colados en tiempo frío, es una medida fácilmente
realizable en casi cualquier obra, su enfriamiento o el uso de hielo son medidas que requieren
el empleo de equipos e instalaciones especiales, por lo que su aplicación no resulta tan
accesible. Debido a ello, el enfriamiento del concreto para colados en tiempos calurosos es
una práctica que en el medio local solo se aplica en obras de cierta importancia. No
obstante, existen algunas medidas sencillas que si bien no son tan efectivas, son en cambio
realizables en cualquier obra y pueden permitir que la temperatura de elaboración y
colocación del concreto se mantenga por debajo de un límite máximo de 32°C, mientras que
las temperaturas ambientales no sean demasiado altas, esto es, que no excedan de 40 °C
aproximadamente.
Las principales medidas que pueden servir para dicha finalidad son:
Atenuar el calentamiento de los agregados por efecto del sol, cubriendo los depósitos de
uso inmediato
Conservar húmedas las gravas en los almacenamientos, para que la evaporación del
agua superficial provoque un descenso en la temperatura
Mantener el agua de la mezcla a temperatura original de suministro, almacenándola en
depósitos enterrados y protegiendo las tuberías de conducción con aislamiento térmico
Evitar el empleo de cemento caliente, disponiendo de una adecuada capacidad de
almacenamiento
Prevenir el sobrecalentamiento del concreto entre la salida de la mezcla y su colocación
en los moldes, protegiéndolo adecuadamente contra el sol y el ambiente en este lapso
Tratar de efectuar los colados en las horas en que las temperaturas ambientales sean
menores.
2.3.4 Protección y curado del concreto recién colocado
El concreto recién depositado en los moldes en un ambiente caluroso se halla expuesto a
perder rápidamente agua por evaporación, riesgo que todavía es mayor si el ambiente es
seco y/o coincide con la presencia de vientos. El secado prematuro del concreto afecta el
desarrollo de la resistencia y es fuente de cambios volumétricos que a su vez originan
agrietamientos capaces de reducir la durabilidad potencial de las estructuras.
La protección y cuidados iniciales al concreto recién colocado en ambiente caluroso deben
encaminarse a la prevención del secado prematuro, para lo cual es útil proveer cubiertas y
barreras que protejan al concreto fresco de los rayos del sol y del viento, y suministrarle un
sistema de curado eficaz a la brevedad posible después de su colocación. En la Práctica
Recomendada por el Comité AOl 308 se hace una amplia descripción de los diferentes
procedimientos y materiales que se utilizan para el curado del concreto.
Es pertinente hacer notar que la deficiencia en el curado del concreto es una de las causas
que más frecuentemente dementan la durabilidad de las estructuras. El mejor curado en
11

tiempo caluroso es aquel que se puede aplicar de inmediato sobre la superficie del concreto
recién terminada y que es efectivo para conservar húmedo el concreto, ya sea evitando la
evaporación de su agua interna o por aportación de agua externa para reponer la que se
evapora.
Cuando el requisito de prontitud es esencial en el curado, como en el caso de pavimentos de
concreto colocados en ambiente caluroso, seco y/o con viento, suele optarse por un
procedimiento que inhiba la evaporación del agua interna, mediante la aplicación inmediata
de líquidos que forman membrana, o por la colocación de láminas delgadas sobre la
superficie libre del concreto expuesta al ambiente. Si se utiliza un líquido que forma
membrana, es importante verificar que cumpla con los requisitos de la norma NMX C 304. En
los casos en que la iniciación del curado del concreto pueda diferirse hasta que alcance el
fraguado, el suministro de agua externa por medio de riego continuo constituye un método
aceptable si bien requiere de mayor supervisión.
Al contrario de lo que es conveniente en tiempo frío, en tiempo caluroso la remoción de las
cimbras no soportantes debe efectuarse a la brevedad posible, para curar adecuadamente
las superficies de concreto recién desmoldadas y facilitar la disipación del calor interno del
concreto generado por la hidratación del cemento. Para definir el tiempo adecuado para la
remoción de las cimbras soportantes, puede seguirse el mismo procedimiento señalado para
las estructuras colocadas en tiempo frío, es decir, verificando la obtención de la resistencia de
descimbrado señalada por el proyectista, mediante el ensaye de especimenes de campo
curados en las mismas condiciones de la estructura que representa, o bien aplicando
relaciones resistencia-madurez previamente establecidas para el mismo concreto utilizado.
12

3. EXPOSICION QUIMICA AGRESIVA
El concreto se deberá comportar satisfactoriamente cuando se expone a varias condiciones
atmosféricas, a la mayor parte de aguas y suelos que contienen químicos agresivos, y a
muchas otras clases de exposición química. Sin embargo, hay algunos ambientes químicos
bajo los cuales la vida útil, aún de los mejores concretos, puede ser corta a menos que se
tomen medidas específicas. El entendimiento de estas condiciones permite que las medidas
que se tomen prevengan el deterioro o reduzcan la rapidez con el cual se presenta.
El concreto rara vez será atacado por químicos en estado sólido y seco. Para producir un
ataque importante al concreto los químicos agresivos deben estar en solución y por arriba de
una concentración mínima. El concreto que está expuesto a soluciones agresivas bajo
presión por un solo lado es más vulnerable que en otras condiciones, porque la presión trata
de forzar la solución agresiva dentro del concreto.
Entre las substancias que atacan al concreto destacan por su agresividad los sulfatos de
sodio, potasio, calcio y magnesio. Estas sales inorgánicas se hallan presentes en bajas
concentraciones en muchos suelos y aguas superficiales o freáticas, pero en esas
condiciones son prácticamente inofensivos. Sin embargo, a medida que aumenta su
concentración en el medio, se incrementa su agresividad hacia el concreto, pudiendo llegar a
destruirlo cuando se hallan a muy altas concentraciones.
En la tabla 3.1, tomada originalmente de la Guía AOl 201, se define una escala aproximada
de grados de agresividad de los sulfatos en función de su concentración en el agua y en el
suelo en contacto con el concreto. Así mismo, se dan requisitos mínimos que deben
satisfacer los concretos para hacerlos resistentes a los sulfatos.
Es oportuno señalar que el agua de mar, por tener una concentración normal de sulfatos del
orden de 1500 ppm, le corresponde en esta escala un grado moderadamente agresivo; no
obstante, cuando el agua de mar se halla estancada, la evaporación incrementa su
concentración de sulfatos y puede convertirla en un medio francamente agresivo para el
concreto. Por otra parte, debido a su elevada concentración de cloruros (más de 20 000
ppm), el agua de mar en su estado normal sí puede ser un medio agresivo para el concreto
reforzado porque favorece la corrosión del acero de refuerzo.
13

Tabla 3.1 Requisitos para concretos expuestos a soluciones que contengan sulfatos
Sulfatos
Máxima f mínima,
solubles en
relación concreto
agua (SO4)
agua/materiales con
Exposición
presentes en
Sulfatos (SO4) en Tipos de cementantes, agregado
a sulfatos
suelos,
agua, ppm cemento1 por peso, de peso
porcentaje por
concretos con normal y
peso
agregados de ligero, MPa
peso normal2 (kg/cm2)
Despreciable 0.00 2~ SO4:!~ .10 0 :5 SO4 <150
CPP
Moderada3 o.io:~ SO4 < 0.20 150 ~ SO4 < 1500 CPEG, 0.50 29(300)
CPC
Severa 0.20:1~SO4 :i~ 2.00 1 500~ SO4:!~ 10 000 RS 0.45 34 (350)
Muy severa SO4 > 2.0 SO4 > 10 000
RS más
puzolana4
0.45 34 (350)
1
CPP cemento portland puzolánico (clinker de cemento portland con C3A < 8%);
CPEG cemento portland con escoria granulada de alto horno (clinker de cemento
portland con C3A < 8%);
CPC cemento portland compuesto (clinker de cemento portland con C 3A < 8%);
RS cemento portland resistente a los sulfatos (C3A < 5%);
2
Se puede requerir relaciones agua/materiales cementantes más bajas o resistencias más
altas para reducción de la permeabilidad o para protección del acero contra la corrosión;
Correspondería a agua de mar;
Puzolana que haya mostrado mediante ensaye o experiencias previas que mejora la
resistencia a los sulfatos cuando se emplea en concreto húmedo con cemento portland
resistente a los sulfatos.
En la República Mexicana existen numerosos sitios en donde el suelo y/o el agua freática
contienen elevadas concentraciones de sulfatos, lo cual reviste importancia cuando en estos
sitios se pretende cimentar estructuras de concreto. De manera general se puede decir que
es conveniente evaluar esta condición previamente a la construcción, analizando el suelo y el
agua freática, en las zonas áridas y semidesérticas del Norte de la República, en la vecindad
de las costas de ambos litorales, particularmente en las zonas bajas y regiones pantanosas
colindantes con el Golfo de México, y en los lechos de las zonas lacustres desecadas, como
la del Lago de Texcoco, por ejemplo.
La protección al concreto contra el ataque de los sulfatos debe darse mediante la adopción
de medidas preventivas en la etapa de construcción de las estructuras, previo conocimiento
del carácter agresivo del medio de contacto. Las principales medidas de prevención que
pueden adoptarse son:
Producir concreto denso e impermeable, para impedir la penetración de los sulfatos en
solución
Utilizar un cemento cuya composición química lo haga resistente al ataque de los sulfatos.
14

3.1 Mezclas de concreto para ambientes agresivos
Los factores específicos del diseño de mezclas que impactan el desempeño por durabilidad
son la relación agua/cemento, el contenido de cemento, el tipo de cemento y la proporción en
que se mezclan los agregados fino y grueso.
Debido a que los mecanismos de deterioro están relacionados con la permeabilidad del
concreto es esencial que el concreto sea suficientemente denso e impermeable para que
alcance alta durabilidad. Estudios realizados sobre pasta de cemento han mostrado que la
distribución y tamaño de poro y la permeabilidad de la pasta es función directa de la relación
agua/cemento. Este argumento resulta válido para concretos que contengan agregados
densos, donde la permeabilidad del concreto está gobernada por la permeabilidad de la
pasta, sin embargo, donde los agregados, y en particular el agregado grueso, son porosos y
absorbentes la permeabilidad no depende solamente de la permeabilidad de la pasta.
La permeabilidad se reduce en forma significativa para relaciones agua/cemento por debajo
de 0.45. Se supone que para relaciones agua/cemento por debajo de este valor los poros se
dividen y bloquean el ingreso de substancias agresivas. Por tanto, para obtener concretos
con buena durabilidad se requiere que la relación agua/cemento sea menor que 0.45 y de
preferencia alrededor de 0.40; para medios muy agresivos puede necesitarse relaciones
cercanas a 0.30. Para estas relaciones agua/cemento suele requerirse la dosificación de
algún aditivo fluidificante para alcanzar una trabajabilidad adecuada en la mezcla.
3.1.2 Contenido de cemento
De acuerdo con la severidad de las condiciones de servicio puede requerirse que además de
la restricción en la relación agua/cemento se necesite un consumo mínimo de cemento. Sin
embargo, el contenido de cemento no debe ser tan alto para que induzca agrietamiento por
contracción por secado en secciones delgadas o para que genere esfuerzos térmicos en
secciones gruesas. Es esencial determinar contenidos mínimos de cemento para producir
mezclas de concreto trabajables y cohesivas. Incrementar el contenido de cemento con el
consecuente cambio en la relación agua/cemento será benéfico tanto desde el punto de vista
de durabilidad como de resistencia.
3.1.3 Tipo de cemento
En la tabla 3.1 se dan recomendaciones sobre el tipo de cemento a emplear de acuerdo con
la agresividad del medio, determinada en función de la concentración de sulfatos en suelo y
agua. Muy frecuentemente, además de los sulfatos, existen en el medio cloruros que atacan
al acero de refuerzo en las estructuras de concreto reforzado. En esos casos se recomienda
tomar en cuenta las siguientes recomendaciones:
Las figuras 3.1 y 3.2 indican que los concretos hechos con cemento portland ordinario (Tipo
1), para iniciar la corrosión requieren un promedio de aproximadamente el doble del tiempo
del que necesitan los concretos hechos con cemento portland resistente a sulfatos (Tipo y).
El mejor desempeño del cemento ordinario sobre el resistente a los sulfatos se atribuye a su
mayor capacidad para fijar los cloruros. También se ha reportado que la difusividad de los
iones de cloruro en la pasta de cemento endurecida hecha con cemento resistente a los
sulfatos es 2.5 veces mayor que la alcanzada en las pastas hechas con cemento portland
ordinario. Por tanto, el efecto conjunto de la mayor capacidad para fijar los cloruros y la
15

reducida difusividad de los iones de cloruro de los cementos con altos C 3A permite que éstos
se desempeñen mejor que los cementos con bajos C 3A, en términos de la protección del
acero de refuerzo contra la corrosión.
Sin embargo en subestructuras, como las cimentaciones, las cuales están expuestas tanto a
cloruros como a sulfatos, podría ser satisfactorio especificar, tanto para la subestructura
como para la superestructura, un cemento con un contenido moderado de C3A, modificado
con un aditivo mineral apropiado. Un cemento con esas características podría ser resistente
simultáneamente al ataque de los sulfatos y a la corrosión del acero de refuerzo inducida por
los cloruros.
250
U)
e
0
G) 200
0
U)
1
150
• 100
e
e
a
o 50
a
E
a)
1=
O
300
Relación agua/cemento: 0.45
• Cemento tipo 1 (C 3 A: 9.5%)
A CementopoV(C 3 A 2.8%)
360 420 480 540
Consumo de cemento, en kg/m3
Fig 3.1 Efecto del contenido de cemento en el tiempo de inicio de la corrosión del acero
300
e
250
c
0
U)
o 200
o
o
150
o
o
. loo
e
e
o.
o 50
a
E
a)
i— n
0 5 10 15 20
Contenido de C 3A del cemento, en porcentaje por peso
Fig 3.2 Efecto del contenido de C3A en el cemento en el tiempo de inicio de la
corrosión del acero
16

3.1.4 Proporcionamiento del agregado
Para optimar las propiedades del concreto endurecido, en el diseño de la mezcla de concreto
es importante determinar la combinación óptima en que deben mezclarse los agregados fino
y grueso, sobre todo si la granulometría de los mismos puede conducir a una distribución
discontinua de tamaños. En la figura 3.3 se muestra la relación entre la proporción de
agregado grueso al total de agregado y la trabajabilidad del concreto, medida ésta en función
del factor de compactación. Se puede ver que cuando se adiciona agregados con exceso de
arena, el efecto de la superficie específica domina y se reduce la trabajabilidad. Para
mezclas con poca arena, la interferencia entre partículas tiene un efecto similar de reducir la
trabajabilidad. Mezclas con exceso de arena requieren consumos de cemento más altos para
alcanzar la trabajabilidad, mientras que las mezclas con poca arena tienen tendencia hacia la
aspereza y segregación. Por tanto, un proporcionamiento correcto de agregado fino y grueso
es un parámetro esencial en el diseño de mezclas para concretos durables. La investigación
muestras que las resistencias más altas y la menor cantidad de agua de absorción se obtiene
para la proporción óptima de agregado grueso/agregados totales. En la figura también se
observa la influencia del contenido de cemento en la plasticidad y cohesividad de la mezcla
de concreto, la cual muestra que la trabajabilidad de las mezclas hechas con consumo de
cemento de 480 kg/m 3 de concreto es considerablemente mayor que la correspondiente a la
mezcla con el menor consumo de cemento.
Efecto de A Efecto de
superficie <C= interferencia
específica de partícula
400 kg/m
300 kg/m3
B
Relación agua/cemento: 0.45
0,20 030 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00
Relación agregado grueso a total
Fig 3.3 Efecto de la proporción de agregados en la trabajabilidad del concreto
1.05
1.00
0
o
tu
0.95
- 0.90
o
o
085
LL
0.80
0.75
0.70
065
060
17

3.1.5 Medidas complementarias
Pueden haber situaciones en que a sabiendas de la existencia de sulfatos en el medio de
contacto, no resulte factible la obtención del tipo o clase de cemento apropiado para la
fabricación del concreto que desea protegerse. En tales casos, la alternativa consiste en
tomar medidas para evitar el contacto entre los sulfatos y el concreto. Pueden ser aplicadas
individual o complementariamente las siguientes:
Abatir el nivel freático por medio de drenes o por cualquier otro procedimiento adecuado
> Aplicar sobre la superficie del terreno de cimentación un producto impermeabilizador, u
otro material que actúe como tal, antes de desplantar la estructura de concreto
> Aplicar un recubrimiento de protección sobre las superficies terminadas de concreto que
deban permanecer enterradas
Sustituir el material producto de la excavación por otro exento de sulfatos, para efectuar
los rellenos en las cimentaciones.
Es pertinente hacer notar que la ejecución de estas medidas no cancela el requisito
fundamental de producir un concreto denso e impermeable, utilizando una baja relación
agua/cemento y empleando prácticas constructivas de reconocida aceptación y eficacia.
Para la solución del sistema de impermeabilización o del recubrimiento de protección
adecuado al caso, es recomendable consultar el informe del Comité ACI 515 "Guía para el
Uso de Sistemas Impermeabilizadores, Antihumectantes, Protectores y Decorativos en el
Concreto".
1,11

4. RESISTENCIA A LA ABRASION
La resistencia del concreto a la abrasión es variable con el tiempo. lnicialmente la resistencia
está relacionada con la resistencia de la superficie de desgaste, la cual puede ser modificada
por vibración, recubrimiento, técnicas de acabado y procedimientos de curado. A medida que
la pasta se desgasta, el agregado fino y grueso quedan expuestos y la abrasión e impacto
causarán una degradación adicional que está relacionada con la resistencia de adherencia
agregado-pasta y con la dureza del agregado.
Los ensayes y las experiencias de campo han mostrado que la resistencia a compresión es el
factor importante en el control de la resistencia a la abrasión, dado que ésta se incrementa
con el incremento en la resistencia a la compresión. Debido a que la abrasión se presenta en
la superficie es muy importante que la resistencia de la superficie sea maximizada.
Para una mezcla de concreto dada, la resistencia a compresión en la superficie puede ser
mejorada de la siguiente manera:
Evitando la segregación
Eliminando el sangrado
Dando el acabado en el momento oportuno
Minimizando la relación agua/cemento en la superficie, es decir, evitar la adición de agua
a la superficie para ayudar al acabado
Acabado intenso de la superficie con llana
Procedimiento de curado adecuado para los requisitos de resistencia
La vida de servicio de algunos concretos, como los utilizados en pisos de bodegas sujetos a
la abrasión originada por el tránsito con ruedas de acero o de hule duro, puede ser alargada
significativamente mediante el uso de agregado especialmente duro o tenaz.
Se pueden emplear agregados de alta calidad por el método de mezclado en seco, o como
parte de una mezcla de alta resistencia para la capa superior. Si la abrasión es el aspecto
principal, la adición de cuarzo de alta calidad, basalto, o agregado de piedra de esmeril, en
proporción adecuada con el cemento, incrementará la resistencia al desgaste al mejorar la
resistencia a compresión en la superficie. Para una resistencia a la abrasión adicional, el
cambio a una mezcla de agregados metálicos y cemento incrementará la resistencia a la
abrasión y proporcionará una vida adicional a la superficie.
19

El uso de pisos de dos capas, con una capa superior de alta resistencia, se limita a pisos
donde tanto la abrasión como el impacto son efectos destructivos de la superficie. No
obstante que los pisos de dos capas proporcionan una excelente resistencia a la abrasión,
generalmente son más caros y se justifican solamente cuando el impacto es un factor
importante. Una resistencia adicional al impacto se puede obtener mediante el empleo de
una capa superior de concreto hecho con cemento portland y agregado metálico.
Un elemento clave en la producción de una superficie de piso de calidad es el curado.
Debido a que la superficie es la porción más desgastada por el tránsito, la máxima resistencia
se debe alcanzar ahí. Esto se logra en gran parte, mediante la aplicación de un acabado
manual con llana en el momento oportuno y un curado adecuado.
4.1 Recomendaciones para obtener superficies de concreto resistentes a la abrasión
Las siguientes medidas conducirán a superficies de concreto resistentes a la abrasión.
4.1.1 Selección de la resistencia del concreto apropiada, de acuerdo con la tabla 4.1.
Tabla 4.1 Resistencia y revenimiento recomendados para cada clase de piso de concreto 1
Resistencia a compresión
Miembro y/o tipo de tránsito especificada2, f, MPA
Revenimiento
(kg/cm2)
máximo, mm
Pisos comerciales e industriales sujetos a:
25 (250 125Tránsito_vehicular
Pavimentos o pisos sujetos a:
Tránsito de poca frecuencia con llantas 25 (250) 125
neumáticas_(vehículos_de_hasta_30_KN_[3t])
Tránsito con frecuencia media con llantas
30 (300) 125
neumáticas (vehículos de más de 30 KN [3t])
Tránsito con llantas no neumáticas 40 (400) 75
Tránsito con llantas de acero
Por determinarse pero no Por deter-
menor que 40 (400) minarse
1
En forma optativa se pueden usar tratamientos superficiales para incrementar la resistencia
a la abrasión
2
j, se refiere a la resistencia del concreto empleado en la zona de desgaste
Los niveles de resistencia a compresión se puede alcanzar de diferentes maneras:
Una baja relación agua/cemento en la superficie. Uso de aditivos reductores de agua,
mezcla proporcionada para eliminar el sangrado, selección del momento de aplicar el
acabado para evitar la adición de agua durante el acabado con llana. La extracción de
agua por medio de vacío puede ser una opción aceptable.
Granulometría adecuada de agregado fino y grueso (de acuerdo con NMX 0 111. El
tamaño máximo del agregado grueso debe escogerse para alcanzar trabajabilidad óptima
y un contenido de agua mínimo.
20

El uso del revenimiento más bajo posible acorde con una colocación y compactación
adecuadas. Proporcionamiento de la mezcla para alcanzar el revenimiento adecuado y la
resistencia requerida.
Los contenidos de aire deben ser consistentes con las condiciones de exposición. Para
pisos interiores no sujetos a congelación y deshielo se prefieren contenidos de aire de 3
por ciento o menos. En adición al efecto de reducción de la resistencia, los contenidos
altos de aire pueden originar burbujas si el acabado se realiza fuera de tiempo. El
inclusor de aire no debe emplearse cuando se usen mezclas secas, a menos que se
tomen precauciones especiales.
4.1.2. Pisos de dos caoas
Capa superior de alta resistencia, por arriba de 400 kg/cm 2, proporcionará una mejor
resistencia a la abrasión cuando se usen agregados disponibles localmente. Usualmente, el
tamaño máximo nominal de agregado en la capa superior es de 12.5 mm (1/2").
4.1.3 Agregados especiales para concreto
La selección de agregados para mejorar la resistencia para una relación agua/cemento dada
mejorará la resistencia a la abrasión. Estos se aplican usualmente como mezcla seca o en
una capa superior de alta resistencia.
4.1.4 Procedimiento de acabado adecuado
Retarde el acabado con llana de madera o acero hasta que el concreto haya perdido su brillo
superficial. Puede ser necesario eliminar el agua de la superficie para permitir un acabado
adecuado antes de que el concreto de la base endurezca. No se dé el acabado al concreto
con el agua en la superficie, debido a que se reducirá radicalmente la resistencia a
compresión. El periodo de retardo variará en forma importante dependiendo de la
temperatura, humedad y movimiento del aire.
4.1.5 Eliminación de agua por vacío
La extracción de agua por vacío es un método para eliminar agua del concreto
inmediatamente después de su colocación. Debido a que esta operación permite una
reducción en la relación agua/cemento, la calidad de la superficie terminada es altamente
dependiente del momento en que se aplica el acabado. Se deben tomar precauciones para
asegurarse que se tenga una eliminación adecuada de agua en los bordes de la superficie en
donde se hace el vacío. Las áreas donde se ha eliminado agua en forma deficiente serán
menos resistentes a la abrasión debido a la mayor relación agua/cemento.
4.1.6 Mezclas y recubrimientos especiales
Cuando se anticipe un desgaste severo se debe considerar el empleo de mezclas secas o de
recubrimientos especiales (ver ACI 302.1R).
4.1.7 Procedimientos de curado adecuados
Para la mayor parte de los pisos de concreto, el curado por medio de humedecimiento
continuo del concreto es el método más efectivo para producir superficies duras y densas.
Sin embargo, el curado con agua puede no ser el método más práctico; para esos casos
21

pueden usarse satisfactoriamente los compuestos para curado, los cuales sellan la humedad
en el concreto.
El curado con agua puede ser por aspersión, costales húmedos o mantas de algodón.
También es satisfactorio emplear papel resistente al agua u hojas de plástico, con la
precaución de rociar el concreto primero con agua y cubrirlo inmediatamente después con las
hojas con los bordes traslapados y sellados con una cinta adhesiva resistente al agua.
Los componentes para curado deben cumplir con la norma NMX C-081, y aplicarse
inmediatamente después de concluir el acabado del concreto. Si el piso se sujeta al tránsito
antes de completar el tiempo de curado, el compuesto debe de cubrirse con papel resistente
al desgaste. Mayor información se puede encontrar en AOl 308.
Se recomienda el curado húmedo para concretos de baja relación agua/cemento (para
proporcionar el agua adicional requerida para la hidratación), donde se desea el enfriamiento
de la superficie, donde deberá adherirse concreto posteriormente, o donde se aplicarán
líquidos endurecedores. También se requerirá para superficies que serán pintadas o se le
colocará piso de loseta, a menos que los compuestos para curado sean compatibles con
estos materiales.
4.1.8 Meiora en la resistencia al desgaste de los pisos existentes
Algunas veces pueden usarse tratamientos de la superficie con líquidos endurecedores para
mejorar la resistencia al desgaste de los pisos. Entre los más usados están el fluorsilicato de
magnesio o zinc o el silicato de sodio. El efecto benéfico principal consiste en reducir la
generación de polvo. Los endurecedores líquidos son más útiles en pisos viejos que han
empezado a desgastarse o a generar polvo como consecuencia de la pobre calidad del
concreto o práctica constructiva deficiente, como la de aplicar el terminado mientras el agua
de sangrado está en la superficie, yio curado inadecuado.
22

5. CORROSION DE METALES EMBEBIDOS EN EL CONCRETO
Usualmente, el concreto proporciona protección contra la oxidación del acero que se
encuentra embebido debido al ambiente altamente alcalino de la pasta de cemento portland.
Lo adecuado de esta protección depende principalmente del espesor del recubrimiento de
concreto, la calidad del concreto, los detalles constructivos y el grado de exposición a los
cloruros, tanto los provenientes de los materiales componentes como de fuentes externas.
La pasta de cemento no carbonatada tiene un pH mínimo de 12.5 y el acero no se corroe a
ese pH. Si el pH disminuye (por ejemplo pH 10 o menos) la corrosión puede presentarse.
La carbonatación de la pasta de cemento portland puede reducir el pH a niveles de 8 a 9 y la
corrosión puede tener lugar. Cuando la humedad y el oxígeno están presentes, la presencia
de iones de cloruro solubles en agua a partir de niveles de 0.2 por ciento de la masa de
cemento portland puede acelerar la corrosión bajo muchas circunstancias. Como un medio
para minimizar la corrosión el Comité AOl 222 recomienda los siguientes contenidos máximos
de ion cloruro soluble en ácido, expresado como por ciento de la masa de cemento: (a)
concreto presforzado, 0.08 por ciento; (b) concreto reforzado, 0.20 por ciento.
Las principales condiciones que propician la corrosión del acero de refuerzo en las
estructuras son las siguientes:
> Excesiva porosidad del concreto (concreto permeable al agua, aire y a los cloruros)
> Reducido espesor del recubrimiento de concreto sobre el refuerzo
> Existencia de grietas en la estructura
> Alta concentración de agentes corrosivos en el medio de contacto
> Alta concentración de agentes corrosivos en los componentes del concreto
> Manifestación de corrientes eléctricas en el concreto (corrientes parásitas o generadas
internamente por diferencias de potencial).
5.1 Permeabilidad y resistencia eléctrica del concreto
La permeabilidad del concreto al agua y a los cloruros es el factor más importante que afecta
el proceso de corrosión de los metales embebidos.
Mientras las regiones superficiales de las estructuras de concreto expuestas tendrán valores
de conductividad eléctrica altos o bajos, dependiendo de las condiciones de humedad del
23

w
800
>
700
¿ 600
0
U)
500
o
o
400
0
U)
.91 300
(U
o
200
100
e
ambiente, el interior del concreto requiere usualmente un secado extenso para alcanzar una
baja conductividad eléctrica.
En la figura 5.1 se muestran las curvas potencial de corrosión tiempo para el acero de
refuerzo embebido en especimenes de concreto hechos con cementos Portland solos y
mezclados, expuestos a ambientes de sulfato-cloruro. Estas curvas se usaron para evaluar
el tiempo en que se inicia la corrosión del refuerzo, de acuerdo con el criterio de ASTM O
876; la información se presenta en la figura 5.2. Los especimenes de concreto con ceniza
volante tuvieron una sustitución de 20 por ciento de cemento, el reemplazo fue de 10 por
ciento para los que tuvieron microsílice y para los que tuvieron escoria de alto horno la
sustitución fue de 60 por ciento.
900
Cemento de escoria 1
- dealtohorno
al límite
Microsílice
0 100 200 300 400 500 600 700
Periodo de inmersión, en días
Fig 5.1 Curvas potencial de corrosión-tiempo para cementos Pórtland solos y mezclados
colocados en ambientes de sulfato-cloruro
600
(U
0
W 500
0
(1)
2 400
o
o
. 300
o
o
• 200
EL
(U
100
Tipo 1 Tipo V Ceniza volante Miorosílice
Tipo de cemento
Fig 5.2 Tiempo de inicio de la corrosión del acero en especímenes de concreto hechos con
cementos Pórtland solos y mezclados
24

En la figura 5.3 se presenta la densidad de corriente de corrosión en el acero después de 425
días de exposición a la solución de prueba. La densidad de corriente de corrosión en el
acero en los especimenes de concreto hechos con ceniza volante, escoria de alto horno y
microsílice, fueron 3, 13 y 120 veces inferiores, respectivamente, a la alcanzada en
especimenes de concreto hechos con solo cemento portland.
5.00
('4
E
! 4.50
c 4.00
O)
.o 3.50
(O
o
3.00
o
o
. 2.50
O)
2.00
8 1.50
a)
. 1.00
(U
0.5
O)
o -
Tipo 1 Tipo V Ceniza MicrosUice CEAH
volante
Tipo de cemento
Fig 5.3 Densidad de corriente de corrosión en el acero en especímenes de concreto hecho
con cementos Pórtland solos y mezclados
El mejor desempeño de los concretos mezclados comparados con el de solo cemento
portland, en términos de la corrosión del acero de refuerzo en medios muy agresivos, se
atribuye a la micro estructura densa de esos cementos que impide la penetración de oxígeno
y humedad, los cuales son necesarios para la reacción catódica. Además, siendo la
resistividad eléctrica de los cementos mezclados considerablemente más alta que la de los
cementos portland, el flujo de la corriente del cátodo al ánodo y viceversa se retrasan.
5.2 Recubrimiento del acero
Pruebas extensas han mostrado que un recubrimiento de 25 mm (1") sobre las barras de
acero es inadecuado para ambientes corrosivos severos, aun si el concreto tiene una relación
agua-cemento tan baja como 0.30. Las pruebas también han mostrado que el contenido de
cloruros en los 12 mm más externos del concreto puede ser muy alto comparado con los
alcanzados a profundidades de 25 a 50 mm (1" a 2") aun en concretos de alta calidad.
Se ha observado que los recubrimientos efectivos en las estructuras terminadas tienden a ser
muy variables y con una elevada proporción de valores inferiores al especificado. Debido a
ello es recomendable que en los casos que exista riesgo de corrosión, el proyectista
considere un recubrimiento mínimo requerido por durabilidad y lo incremente en una
cantidad adecuada al establecer el recubrimiento especificado en los planos, a fin de que la
mayoría de los recubrimientos efectivos resulten iguales o mayores que el mínimo requerido.
A manera de orientación, en la tabla 5.1 se indican algunos valores de recubrimientos que
con frecuencia se utilizan para diversos grados de corrosividad en el medio de contacto.
25

Tabla 5.1 Recubrimiento recomendables para diferentes riesgos de corrosión
Riesgo de corrosión
en el acero de
refuerzo
A/O máxima por
durabilidad
Espesor del recubrimiento (mm)
Mínimo requerido Especificable
Bajo1 0.55 40 50
Mediano2 0.45 50 60
Alto3 0.40 75 90
Bajo riesgo. Concreto reforzado convencional expuesto a un ambiente húmedo, no marino,
o en contacto con agua o suelo no corrosivos
Mediano riesgo. Concreto reforzado convencional expuesto al ambiente húmedo marino, o
inmerso total y continuamente en agua de mar, o en contacto con agua o suelo
medianamente corrosivos
Alto riesgo. Concreto reforzado convencional expuesto a la acción del oleaje marino, yio
sujeto a periodos de humedecimiento y secado con agua de mar, o en contacto con agua o
suelos muy corrosivos.
5.3 Grietas en las estructuras
La existencia de grietas en el concreto no es condición indispensable para que se produzca
corrosión en el acero de refuerzo, pero su presencia puede favorecer la ocurrencia de ese
fenómeno. Estas grietas permiten la infiltración de cloruros a una velocidad mucho más
rápida que el proceso lento de difusión, y originan celdas de concentración de cloruros que
pueden iniciar la corrosión. Debido a ello es necesario prevenir la formación de grietas o
suministrarles un tratamiento adecuado para obturarlas.
Las grietas en el concreto pueden considerarse divididas en dos grandes grupos: las que se
producen por esfuerzos debidos al funcionamiento estructural y las producidas por esfuerzos
que se originan en el seno mismo del concreto. En cada grupo, existen a su vez diversas
causas específicas, como se muestra en la tabla 5.2.
Deben extremarse las precauciones para impedir los agrietamientos, adoptando medidas
tales como la ejecución de un curado oportuno y eficaz al concreto fresco, a fin de reducir los
efectos de la contracción plástica; la elaboración de mezclas de concreto con reducidos
contenidos unitarios de agua, con objeto de disminuir la contracción por secado; y las
utilización de cementos con bajo contenido de álcalis, o de puzolanas adecuadas, para
prevenir el riesgo de una reacción deletérea álcali-agregado.
Ante la presencia de grietas, lo indicado es sellarlas para restablecer la integridad estructural
y/o impedir el acceso de agentes corrosivos hacia el interior del concreto, con finalidad en
ambos casos de proporcionarle mayor durabilidad a las estructuras. Como criterio de
carácter general, suele considerarse que para la reintegración estructural las grietas deben
obturarse con un material que posea propiedades similares o mejores que las del concreto,
en tanto que para el sellado de simple protección puede ser preferible el uso de materiales
flexibles, principalmente si las grietas son activas.
17,1

L
Tabla 5.2 Origen del agrietamiento
Agrietamiento
Causas específicas
No estructurales:
Concreto en estado plástico
Asentamiento y sangrado
Secado rápido inicial (contracción plástica)
Contracción térmica
Contracción por secado
Concreto en estado
Corrosión del acero de refuerzo
endurecido Reacciones cemento-agregados
Ataque de sulfatos
Deficiencias constructivas (juntas frías, fallas de cimbra,
deficiencias de curado, defectos de acabados, etc)
Estructurales:
Movimientos diferenciales en la cimentación y/o la estructura
Concreto en estado
Sobrecargas de diversa índole y origen
endurecido Deficiencias de diseño y/o constructivas (refuerzo inade
cuado, juntas no previstas, descimbrado y/o puesta en
servicio prematuro, etc.)
5.4 Agentes corrosivos en el medio de contacto
En condiciones normales de exposición, los medios de contacto con el concreto suelen ser
aire atmosférico, agua o suelo, de acuerdo con la función, ubicación y condiciones de servicio
de la estructura. Se supone que cuando algunos de estos medios contiene demasiados
agentes corrosivos, su penetración a través del recubrimiento de concreto anticipa el inicio
del proceso de corrosión del acero de refuerzo y reduce la vida útil de la estructura.
En el caso del aire atmosférico, el agente corrosivo usual es el bióxido de carbono (CO2), que
al reaccionar con los hidróxidos del concreto da lugar al fenómeno de carbonatación y, como
consecuencia de éste, se reduce la alcalinidad del recubrimiento de concreto y su capacidad
para proteger al acero de refuerzo contra la corrosión. En el caso de contacto con suelo o
agua, los cloruros son las sales inorgánicas cuya presencia es más importante por su
corrosividad; estas sales también pueden estar presentes en el aire atmosférico marítimo.
El fenómeno de carbonatación del concreto, de ordinario es un proceso lento que toma
muchos años y solo afecta una delgada capa superficial si el concreto es de buena calidad,
de manera que si, además, el espesor del recubrimiento es el requerido por los reglamentos,
puede esperarse que le suministre protección en este aspecto al acero de refuerzo durante
toda la vida útil de la estructura. No sucede lo mismo con los cloruros que, por su elevada
corrosividad y en determinadas condiciones de exposición y concentración, pueden hacer
insuficientes los espesores del recubrimiento de concreto especificados en los reglamentos
de construcción para condiciones normales.
27

Resulta un tanto impreciso marcar límites para definir el grado de agresividad del medio de
contacto en cuanto a su contenido de cloruros, porque sus efectos corrosivos sobre el acero
de refuerzo también dependen de factores ajenos al medio, como son la impermeabilidad,
espesor y grado de exposición del recubrimiento de concreto. Sin embargo, haciendo
referencia a la Norma NMX 0 346, puede decirse que el contenido de cloruros debe ser
motivo de consideración, para tomar medidas contra la corrosión del refuerzo, cuando exceda
de 500 ppm en el agua y de 0.02% de cloruros solubles en el suelo de contacto con el
concreto.
Entre dichas medidas, se puede considerar la aplicación de revestimientos en la superficie de
la estructura para evitar, o por lo menos diferir la penetración de los cloruros en el concreto.
Aunque ciertos productos pueden reducir significativamente la penetración del ion cloruro en
el concreto (silanos, siloxanos, epoxies, polyuretano, methacrilatos, etc) aun así es necesario
el empleo de concreto con una baja relación agua/cemento, adecuadamente compactado,
curado y con un espesor grueso de recubrimiento, para obtener una protección efectiva del
refuerzo contra la corrosión a largo plazo en medios agresivos.
En lo relativo al agua de mar, cuyo contenido de cloruros sobrepasa las 20 000 ppm, son bien
conocidos sus efectos corrosivos sobre el acero de refuerzo, lo que ha dado lugar al
establecimiento de requisitos y medidas de protección especiales para la construcción de
estructuras de concreto que de alguna manera tienen contacto con dicha agua,
particularmente en las zonas expuestas al oleaje y a la fluctuación del nivel del mar por el
efecto de las mareas. En estos casos, los reglamentos de construcción previenen el uso de
cementos apropiados, bajas relaciones agua/cemento y recubrimiento de mayor espesor
como medidas mínimas de protección.
5.5 Agentes corrosivos en los componentes del concreto
Los cloruros son los agentes corrosivos cuya presencia en los componentes del concreto
representa mayor riesgo de corrosión para el acero de refuerzo. Sin bien es prácticamente
imposible anular los cloruros en la mezcla del concreto, si resulta factible evitar el uso de
componentes que los contengan en exceso, para lo cual se acostumbra definir límites
máximos permisibles.
Los componentes del concreto que suelen ser principales portadores de cloruros son el agua,
ciertos agregados como los de origen marino y algunos aditivos. Para establecer la cantidad
máxima de cloruros que es posible tolerar en el concreto recién mezclado, es necesario
tomar en cuenta el contenido crítico de cloruros que definen el umbral de riesgo de corrosión
en el seno del concreto endurecido, y las condiciones de exposición en que deba prestar
servicio la estructura.
El umbral de riesgo de corrosión para el acero en el concreto endurecido, suele relacionarse
con un contenido de cloruros solubles del orden de 0.4 por ciento del peso de cemento que,
de acuerdo a los consumos unitarios de éste que son usuales, resulta en un intervalo
aproximado de 1 a 2 kg de ion cloruro por m 3 de concreto. Las condiciones riesgosas de
exposición del concreto, en cuanto a la corrosión del refuerzo son principalmente motivadas
por la presencia de cloruros en el medio de contacto externo y por la disponibilidad de agua y
oxígeno en el entorno de la estructura.
11111

El criterio básico es que a mayor riesgo de corrosión, menores son las cantidades tolerables
de cloruros en la mezcla de concreto, a fin de contar en cada caso con un adecuado margen
por debajo del umbral de riesgo, el cual es prácticamente fijo. Acomodando este criterio a los
límites dados en la Guía AOl 201, se propone no exceder las cantidades máximas de ion
cloruro por m 3 de concreto indicadas en la tabla 5.3, aplicables al concreto antes de quedar
expuesto al medio de contacto.
Tabla 5.3 Contenido máximo de cloruros
Condiciones de exposición y Máximo contenido de cloruros en el concreto kg (cr)/m 3
servicio de la estructura Reforzado Presforzado
Concreto en ambiente húmedo,
expuesto a la acción de los cloruros
0.30 0.15
Concreto en ambiente húmedo, sin
estar expuesto a la acción de los 0.50 0.25
cloruros
Construcciones sobre el nivel del
terreno, en donde el concreto Sin limitación especial 0.35
permanecerá seco

6. REACCION QUIMICA DE LOS AGREGADOS
Las reacciones químicas de los agregados en el concreto pueden afectar el desempeño de
las estructuras de concreto. Algunas reacciones pueden ser benéficas; otras pueden originar
daños serios al concreto por una expansión interna anormal la cual puede producir
agrietamiento y pérdida de resistencia.
La reacción que ha recibido mayor atención y que fue la primera en ser reconocida involucra
una reacción entre el ion Oft asociado con los álcalis (Na 20 y K20) del cemento y otras
fuentes, con ciertos componentes silicosos que pueden estar presentes en el agregado. Este
fenómeno se ha referido como "reacción álcali-agregado", pero debe ser llamada más
propiamente "reacción álcali-sílice".
También se ha demostrado que ciertas rocas con carbonato participan en reacciones con los
álcalis, los cuales, en algunos casos, producen expansiones deletéreas y agrietamiento. Las
reacciones deletéreas usualmente están asociadas con calizas dolomíticas arcillosas las
cuales tienen características de textura poco comunes.
Adicionalmente a la expansión deletérea de la reacción álcali-carbonato se presenta otro
fenómeno asociado con algunas rocas con carbonato, en el cual las zonas periféricas de las
partículas de agregado en contacto con la pasta de cemento son modificadas y desarrollan
bordes prominentes en la partícula y una extensa alteración de la pasta circundante. Algunos
bordes, cuando se graban con ácido diluido, aparecen en relieves positivos, mientras otros
presentan relieves negativos. En contraste con la reacción álcali-sílice la cual causa
expansiones deletéreas y agrietamiento, existe duda de que la formación de bordes por la
reacción álcali-carbonato sea por sí misma una reacción deletérea.
6.1 Reacción álcali-sílice
La reacción álcali-sílice puede originar expansión y agrietamiento de las estructuras y
pavimentos de concreto. El fenómeno es complejo y varias teorías se han presentado para
explicar las evidencias de campo y laboratorio. El producto inicial de la reacción en la
superficie será un gel no expandido calcio-álcali-sílice. Para que la reacción continúe segura,
la cantidad de material reactivo debe ser despreciable o mayor que una cantidad pésima,
dependiendo de la cantidad de álcali y la finura del material reactivo. Es deseable la
formación de productos no expansivos y esto ocurrirá si las partículas reactivas son
30

suficientemente numerosas o suficientemente finas. Los materiales álcali-sílice reactivos de
alta finura son de hecho materiales puzolánicos y escorias de altos hornos; hechos y usados
adecuadamente pueden transformar las reacciones para volverlas benéficas. Si la cantidad
de álcali es grande con respecto a la superficie del agregado reactivo, se formará
internamente con gel álcali-sílice con un potencial expansivo ilimitado, absorbedor de agua,
que dispone de una fuerza potencialmente destructiva.
Algunos de los agregados componentes del concreto reconocidos como reactivos se
presentan en la tabla 6.1.
Tabla 6.1 Componentes silíceos deletéreamente reactivos que
pueden estar presentes en los agregados
Sustancia reactiva Composición química Características física
Opalo Si 02 - nH20 Amorfo
Calcedonia Si 02
Microcristalino a criptocrista-
__________________________ lino; comúnmente fibroso
(a) Microcristalino a cripto-
cristalino
Ciertas formas de cuarzo Si 02
(b) Cristalino, pero fractura-
do intensamente, defor-
mado, yio inclusiones-
filete
Cristobalita Si 02 Cristalino
Tridimita Si 02 Cristalino
Rhiolitos, dacíticos, latíticos,
Silicosos, con menor pro-
Vidrios o materiales
andesíticos
porcion de A1203, Fe202,
criptocristalinos como la
Vidrio o producto de vitrifi-
tierras alcalinas y álcalis
matriz de las rocas volcánicas
cados criptocristalinos o fragmentos en tufos
Silicosos, con menor pro-
Vidrios silicosos sintéticos porción de álcalis, alúmina y/o Vidrio
otras_substancias
Las rocas reactivas con los álcalis más importantes desde el punto de vista deletéreo (esto
es, rocas que contienen cantidades excesivas de una o más de las substancias listadas
arriba) son las siguientes:
Horsteno opalino Rhiolitas y Tufos Concreciones opalinas
Horsteno calcedónico Dacitas y Tufos Cuarzo y cuarzitas fractura-
Horsteno cuarzoso Andesitas y Tufos das deformadas y con inclu-
Calizas silicosas Esquistos silicosos siones-filete
Dolomitas silicosas Fil itas
Nota: Una roca puede ser clasificada como, por ejemplo, "caliza silicosa" y ser inocua si sus
constituyentes silicosos son diferentes de los indicados arriba.
31

6.2 Reacción álcali-carbonato
Se ha encontrado que ciertos agregados provenientes de rocas carbonatadas, usualmente
dolomíticas, son reactivas con los álcalis. Tanto los agregados provenientes de las canteras
como de los depósitos naturales que contienen partículas de la misma formación pueden ser
reactivos.
Se han propuesto más de un mecanismo para explicar la reactividad álcali-carbonato. Está
claro que cuando la dedolomitización que conduce a la formación de brucita [Mg(OH) 2] se
presenta, hay una regeneración de álcali. Hay una situación que es diferente a la reactividad
álcali-sílice, en la cual el álcali se combina con los productos de reacción a medida que la
reacción tiene lugar. La presencia de minerales arcillosos resulta significativa en algunos
casos y su absorción de agua, cuando se abre a la humedad por la dedolomitización, es la
base para una de las posibles explicaciones de la reacción.
El crecimiento de los bordes es frecuente en muchas rocas carbonatadas y se ha asociado
con deterioro en pavimentos. La naturaleza de la formación de los bordes no es entendida
totalmente, sin embargo, está asociada con un cambio en la distribución de la sílice y
carbonato entre las partículas de agregado y la pasta de cemento circundante; los bordes
parecen extenderse con el tiempo, cada vez más profundo dentro de] agregado.
El concreto afectado se caracteriza por una red de trayectorias o mapeo de grietas,
usualmente la mayor parte fuertemente desarrolladas en zonas de la estructura donde el
concreto tiene una disponibilidad de humedad constantemente renovada, tales como cerca
del nivel del agua en las pilas, de la tierra tras los muros de retención, debajo de los
pavimentos o banquetas, o por absorción en postes y columnas. Un hecho de la reacción
álcali-carbonato que la distingue de la reacción álcali-sílice es la ausencia generalizada de
exudados de gel de sílice en las grietas. Signos adicionales de la severidad de la reacción
son el cierre de las juntas de expansión con el posible aplastamiento del concreto adyacente.
6.3 Condiciones para la reacción
Se admite que existen tres condiciones cuya concurrencia en el concreto es necesaria para
que se produzca y manifieste una reacción álcali-agregado en grado deletéreo:
Presencia de rocas y minerales reactivos en los agregados, en las proporciones que
resulten críticas en cada caso, conforme a su origen y naturaleza
Elevado contenido de álcalis en la mezcla de concreto, por arriba de ciertos límites
establecidos empíricamente
Suficiente humedad en el interior del concreto para mantener una solución
fuertemente alcalina en contacto con los agregados.
6.4 Medios de prevención
Las medidas que se pueden tomar para evitar la reacción álcali-agregado y los criterios para
aplicarlas se discuten a continuación:
32

1. Evitar el uso de agregados que contengan rocas y minerales identificados como
potencialmente reactivos con los álcalis. Si los agregados disponibles contienen esa
clase de rocas y minerales y no hay alternativa de cambio, debe verificarse
experimentalmente la expansión que son capaces de producir. En el caso de los
agregados silíceos se emplea el método de prueba NMX C 180 y para los agregados
carbonatados son aplicables los métodos NMX C 272 y ASTM C 1105. Si las
expansiones obtenidas rebasan los límites máximos permisibles, se considera
confirmado el carácter reactivo de los agregados y su empleo debe quedar
condicionado a la aplicación de la siguiente medida.
2. Utilizar un cemento Portland con bajo contenido de álcalis: menos de 0.6% (como
Na20 equivalente) si la reacción es álcali-sílice y menos de 0.4% (como Na 20
equivalente) si la reacción es álcaTi-carbonato. Complementar esta medida haciendo
las mediciones y ajustes necesarios para que el contenido total de álcalis en la
mezcla de concreto (aportados por sus diversos componentes) no exceda de 3 kg de
álcalis (como Na20 equivalente) por m 3 de concreto. Si este recurso no es factible, la
medida pertinente consiste en incorporar al concreto un material que sea efectivo para
inhibir la reacción previsible. En el caso de la reacción álcali-sílice, muchas puzolanas
son capaces de inhibir satisfactoriamente sus efectos, lo cual puede verificarse
mediante pruebas de expansión en mortero hecho con un cemento de altos álcalis, la
puzolana en cuestión y vidrio de borosilicato como agregado (NMX C 298). Cuando la
reacción es álcali-carbonato hay menos expectativas de éxito con el uso de una
puzolana para inhibir sus efectos. En este caso, la capacidad inhibidora de la
puzolana puede verificarse con pruebas de expansión en concreto con los agregados
reactivos en cuestión y un cementante compuesto por el cemento de uso previsto y la
puzolana propuesta, aplicando el método de prueba ASTM C 1105. Si aún así la
expansión resulta excesiva, las opciones que deben evaluarse para evitar el riesgo de
una reacción deletérea álcali-carbonato son:
Cambiar la fuente de suministro de los agregados por otra no reactiva
Efectuar una explotación selectiva de los bancos o canteras para desechar el
material reactivo, o por lo menos reducir su proporción a no más de 15 por ciento
en el total de los agregados
Seleccionar un cemento cuyo contenido de álcalis sea lo suficientemente bajo para
producir una expansión tolerable en la prueba del concreto por el método ASTM C
1105.
3. Para las estructuras de concreto en servicio, en cuya construcción concurrieron
condiciones de riesgo y que por ello tienen la posibilidad de padecer una reacción
álcali-agregado en grado deletéreo, no se han desarrollado aun medidas efectivas
para evitar el daño predecible. Sin embargo, un paliativo consiste en mantener el
concreto seco, aplicando superficialmente a la estructura una barrera eficaz contra la
penetración de la humedad. De esta manera, aunque no puede asegurarse que la
reacción no se produzca, si puede aminorarse y/o diferirse sus efectos y así prolongar
la vida útil de la estructura.
33

En el siguiente cuadro sinóptico se indican las pruebas, criterios de interpretación de
resultados y decisiones que pueden efectuarse sucesivamente, cuando la reacción previsible
en el concreto es de tipo álcali-sílice.
Examen petrográfico del Fuente propuesta de
agregado NMX C-265 suministro
Potencialmente Inocuo
deletéreo (no contiene sílice
(contiene sílice reactiva) reactiva) Dato
Dato no concluyente concluyente
Prueba química NMX
C-271
Deletéreo o potencial- i
mente deletéreo 1 Inocuo
Dato no concluyente Dato concluyente
Expansión < 0.05%
No reactivo: dato no
concluyente
Prueba de expansión en 1
J
> 0.05%
mortero a 6 meses 1 Expansión
< 0.10%NMXC-180
Ligeramente reactivo:
dudoso
Uso permitido del agregado, sin
limitaciones por este concepto
Uso permitido el agregado, sin
Uso restringido del agregado:
concreto en condición seca o con
medidas preventivas (cemento
bajo en álcalis o puzolana eficaz)
Expansión ~: 0.10% Uso muy restringido del
Reactivo: dato no agregado: sólo con medidas
concluyente preventivas (cemento bajo en
álcalis o puzolana eficaz)
cYI

Cuando la reacción previstas es del tipo álcali-carbonato, se aplican otras pruebas y criterios
conforme al cuadro que sigue:
Examen petrográfico del Fuente propuesta de
agregado NMX C-265 suministro
Potencialmente Inocuo
deletéreo (no contiene caliza Uso permitido del agregado, sin
(contiene caliza reactiva) reactiva) Dato lo limitaciones por este concepto
Dato no concluyente concluyente
Prueba de expansión en
cilindros de roca, a 3
Expansión < 0.10
Reactivo. Dato no
meses. NX C-272M concluyente limitaciones por este concepto
Expansión ~ 0.10%
Reactivo. Dato no
1 Uso permitido del agregado, sin
concluyente limitaciones por este concepto
Expansión <0.015%
No reactivo. Dato
concluyente
Y Expansión Uso permitido del agregado con
Prueba de expansión de Í~: 0.015% limitaciones: concreto seco, o
concreto a 6 meses. cemento bajo en álcalis (< 0.6%) o
NMX C-1105 I~ 0.025% puzolana eficaz para inhibir esta
Ligeramente reactivo, reacción
Dudoso
Expansión> 0.025%
Uso permitido del agregado, sólo
con medidas preventivas:
Reactivo. Dato Cemento muy bajo en álcalis
concluyente (<0.4%), o puzolana eficaz, o
explotación selectiva del banco o
cantera
Como se observa, la completa definición del carácter reactivo de los agregados con los
álcalis puede requerir en algunos casos más de seis meses a partir de la iniciación de las
pruebas, lo cual debe tenerse presente cuando se realizan los estudios preliminares para la
ejecución de obras en que deben emplearse agregados sin antecedentes de servicio.
35

6.5 Agregados reactivos en la República Mexicana
El deterioro prematuro de estructuras de concreto por efecto de la reacción álcali-agregado,
se consideró inicialmente como un caso aislado en Estados Unidos, pero ahora es un
fenómeno muy extendido del cual hay ejemplos en numerosos países. Debido a que el
tiempo de manifestación de sus efectos es muy variable (desde 1 mes hasta más de 30
años), no es posible establecer si en los países donde el fenómeno no se ha presentado
llegue a manifestarse posteriormente. Como ejemplo, puede citarse el caso de la Gran
Bretaña, en donde antes de 1976 esta reacción era prácticamente desconocida, pero diez
años después había más de cien casos registrados de estructuras afectadas por la reacción
álcali-agregado.
En el caso de la República Mexicana, los factores de riesgo han concurrido, pues existen
agregados identificados como potencialmente reactivos y se utilizan cementos con altos
contenidos de álcalis, y sin embargo no hay informes de estructuras afectadas por la reacción
álcali-agregado. Aún cuando no hay elementos para establecer si efectivamente la reacción
nunca se ha producido o simplemente no se ha detectado, lo que sí se debe considerar es la
posibilidad de que ocurra y se manifieste más adelante, como ha sucedido en otros países.
Ante esta posibilidad, es conveniente tener conocimiento de las principales zonas de la
República en que pueden hallarse rocas identificables como potencialmente reactivas con
álcalis.
A continuación se incluye una descripción de dichas zonas, cuya delimitación de carácter
general de ninguna manera excluye la posibilidad de la existencia de agregados
potencialmente reactivos fuera de ellas, como ocurre con los agregados que son acarreados
y depositados fuera de su zona de origen por los grandes ríos.
Tomando como base la constitución geológica de la República Mexicana, se ha establecido
un marco fisiográfico, subdividiéndola en 15 provincias fisiográficas que se rigen
fundamentalmente por la composición y las formas que prevalecen en una determinada
asociación litológica. Utilizando este marco fisiológico, es factible delimitar en forma
aproximada zonas o regiones en cuyos materiales pueden estar presentes aquéllos
componentes que comúnmente se identifican como reactivos con los álcalis. De esta manera
se han agrupado las regiones cuyas características fisiográficas son comunes en cuanto a la
probable existencia de rocas y minerales reactivos con los álcalis del cemento.
6.5.1 Regiones con rocas propensas a la reacción álcali-sílice
Las principales rocas que pueden ser el origen de agregados capaces de una reacción del
tipo álcali-sílice, son: las rocas volcánicas vítreas y sus tobas (riolitas, dacitas, andesitas y
algunos basaltos); las rocas que contienen ópalo y las rocas con elevado contenido de sílice
en estado criptocristalino o intensamente deformado (arenas cuarcíferas, calizas silificadas,
filitas, esquistos, areniscas, etc). En el mapa de la República Mexicana, figura 6.1, se
delimitan dos regiones con diferente probabilidad de ser fuente de agregados que contengan
sílice potencialmente reactiva con los álcalis. A continuación se hace una somera descripción
de estas regiones, que se califican como de moderado y fuerte potencial reactivo.
a) Región de moderado potencial reactivo. Abarca la porción más al Noroeste de la
República, así como la porción Sur de la misma, ocupando parcialmente las provincias
fisiográficas de la Península de Baja California y del Desierto de Sonora, y totalmente la
que corresponde a la Sierra Madre del Sur. En las dos primeras suelen hallarse rocas
volcánicas y rocas metamórficas de muy variada composición, y en la última es posible
36

encontrar toda clase de rocas (ígneas volcánicas y plutónicas, sedimentarias de origen
químico y mecánico y gran diversidad de rocas metamórficas de los complejos Xolapa,
Acatlán y Oaxaqueño).
b) Región de fuerte potencial reactivo. Comprende la porción Sur de la Península de Baja
California y las provincias fisiográficas de la Llanura Costera del Pacífico, la Sierra Madre
Occidental y el Eje Neovolcánico. En esta región predominan las rocas de origen
volcánico con diferentes contenidos vítreos (sílice amorfa) que comprenden en orden
ascendente los basaltos, las andesitas, las dacitas y las riolitas, con sus respectivas
tobas.
12'
Proeneias fisjo,áfigas
1 Penlrrsula de Baja Califnia
II Desierto .Sonorense
ni Gerra Madre Occidental
IV Sierra y Llao del Ncete
2 V Sierra M5dre Oriental
VI Gran Llanura de No(teamerica
0 IV
VII Llanura Costa del Pacitico
VIII Llanura Costera del Golfo Noale
IX Mesa del Centro
X Eje Neovc4canico
24• -.1 y Xl Penlnsula de Yucatán
mil XII Sierra Medre del Sur -'
XIII Llanura Costera del Golfo Sur
IX XI.' Sierra de Chiapas
¡ XV CntIlera Centroarnericana
/ Xl
:j: ::t:ct4..
_Xn
X
>
Fig 6.1 Regiones con rocas propensas a la reacción álcali-sílice
6.5.2 Regiones con rocas propensas a la reacción álcali-carbonato
Las rocas que normalmente intervienen en la reacción álcali-carbonato son las calizas
dolomíticas, las calizas arcillosas (margas) y otras rocas calcáreas que contienen dolomía.
Sin embargo, debido a que estas rocas suelen hallarse intercaladas en formaciones
constituidas por rocas similares pero no reactivas, el grado de reactividad del material
explotado en conjunto en una misma formación, depende de la proporción en que se halla la
fracción reactiva. Por tal motivo, una de las medidas preventivas que suelen recomendarse
para evitar esta reacción, consiste en efectuar la explotación selectiva del banco o cantera,
con el fin de ir desechando el material reactivo o por lo menos reducirlo a no más del 1% del
agregado total en el concreto.
Dado lo irregular de la distribución del material potencialmente reactivo dentro de las
formaciones existentes en cada provincia fisiológica, resulta muy difícil tratar de hacer una
delimitación de regiones con distinto grado de reactividad potencial, como se hizo en el caso
de las rocas que contienen sílice reactiva. En consecuencia, lo que se intenta en el mapa de
la República Mexicana, figura 6.2, es señalar aquéllas provincias fisiográficas o zonas en que
suelen hallarse rocas carbonatadas del tipo considerado como potencialmente reactivo, sin
37

pretender calificar su grado de reactividad, lo cual debe ser motivo del estudio que se realice
de cada banco o cantera en particular, previamente a su explotación con el fin de obtener
agregados para concreto.
Pnovincifislografkas
- 1 Península de Baja California
II DestertoSoncr,ense
IIISierra Madre Occidental
IV Cierra ti Llanos del Norte
y Sierra Madre Oriental
VI Gran Llanura de Norteamérica
IV VII Llanura Contera del Pacdlco
'1ll Llanura Costera del Gdfo Norte
IX Mesa del Centro
X SicNeonolcán lun
X Penlnsula de Yucatan
Z Sierra Madre del Sir
XLlanura Cusinra del Odín Sur
XIV Sierra de ChiapasIX
XV Contillera Centroamericana
XJ
XII
Potencial reactivo
Fig 6.2 Regiones con rocas propensas a la reacción álcali-carbonato
La región considerada como fuente potencial de agregados capaces de originar una reacción
álcali-carbonato en el concreto, comprende las provincias fisiográficas de la Sierra Madre
Oriental y la Sierra de Chiapas en su totalidad, y la fracción sedentaria de la Sierra Madre del
Sur, en particular la subprovincia de la plataforma Morelos-Guerrero. El material existente en
esta región normalmente no es reactivo, pero contiene una dispersa e impredecible
distribución de calizas dolomíticas y arcillosas, que en determinados casos y proporciones
pueden convertirlo en reactivo con los álcalis.
vi

7. REPARACION DEL CONCRETO
7.1 Evaluación de daños y selección de los métodos de reparación
Para evaluar objetivamente los daños de una estructura, es necesario determinar el origen
del daño. El daño puede ser el resultado de un diseño deficiente, mano de obra defectuosa,
acción mecánica abrasiva, cavitación o erosión provocada por acción hidráulica, lixiviación,
ataque químico, reacción química originada en la mezcla de concreto, exposición a agentes
descongelantes, corrosión de metales embebidos, u otra exposición prolongada a un
ambiente desfavorable.
Cualquiera que pudiera haber sido la causa, es esencial establecer la extensión del daño, y
determinar si la mayor parte de la estructura es de calidad apropiada sobre la cual se
requiere realizar una reparación. Con base en esta información, se escoge el tipo de
extensión de la reparación. Este es el paso más difícil para el cual se requiere un
conocimiento completo del tema y un juicio sensato por parte del ingeniero. Si el daño es el
resultado de una exposición moderada de un concreto de baja calidad, el reemplazo por un
concreto de buena calidad asegurará mejores resultados. Por otra parte, si un concreto de
buena calidad fue deteriorado, el problema resulta más complejo. En este caso se requerirá
un concreto de una calidad muy superior, o modificar las condiciones de exposición.
La reparación de los desprendimientos debidos a la corrosión del acero de refuerzo requiere
de un estudio más detallado. El simple reemplazo del concreto deteriorado y la restauración
del recubrimiento original sobre el acero de refuerzo no resolverán el problema. También, si
la estructura está contaminada con sales, las condiciones electrolíticas cambiarán por ¡a
aplicación del concreto nuevo, y las consecuencias de estos cambios en las condiciones
deben considerarse antes de que se intente cualquier reparación.
7.2 Tipos de reparación
7.2.1 Sustitución de concreto
Los métodos de sustitución de concreto consiste en el reemplazo del concreto defectuoso
con concreto de proporciones y consistencia adecuadas, de manera que se integre
totalmente con el concreto base.
La sustitución del concreto es el método deseable si existe oquedades en construcciones
nuevas o deterioro del concreto existente, el cual se extiende en todo el espesor de la pared

o va más allá del refuerzo, o si el volumen es grande. Para obras nuevas, las reparaciones
deberán hacerse inmediatamente después de descimbrar. Para este tipo de reparación
siempre se requiere sustituir una cantidad considerable de concreto. Se continuará la
excavación del concreto en las áreas afectadas hasta que se alcance sin lugar a dudas el
concreto sano. Puede ser necesario un rebaje adicional para adecuar el método de
reparación seleccionado y darle la forma adecuada a la cavidad.
El concreto para la reparación generalmente será similar al concreto existente en cuanto a
tamaño máximo nominal del agregado y relación agua-cemento, asegurándose que la
durabilidad no se vea afectada. En algunos concretos aparentes el color es importante.
Usualmente se requerirá el empleo de cimbras para reparaciones grandes en superficies
verticales.
7.2.2 Emoaaue en seco
El método de empaque en seco consiste en compactar en el lugar una mezcla seca en capas
delgadas. Es apropiado para el llenado de agujeros para las barras de acoplamiento y de
ranuras estrechas y para reparar cualquier cavidad la cual tiene una relación alta de peralte a
área. Prácticamente no se presentará contracción con mezclas muy secas y podrán
desarrollar resistencias iguales o en exceso a la del concreto existente. El método no
requiere de ningún equipo especial, pero los que realizan los acabados deben ser entrenados
en este tipo de reparación para que los resultados sean satisfactorios.
7.2.3 Concreto con açreado preempacado
Los concretos con agregado preempacado se pueden usar con ventajas para cierto tipo de
reparación. Se adhiere bien el concreto y tiene baja contracción por secado. También se
adapta bien a las reparaciones bajo del agua. Este es un proceso especializado el cual se
describe en ACI 304 R.
7.2.4 Concreto lanzado
El concreto lanzado aplicado adecuadamente tiene una adherencia excelente con el concreto
nuevo o viejo y frecuentemente es el método más satisfactorio y económico para hacer
reparaciones superficiales. Particularmente es adecuado para hacer reparaciones en
superficies verticales y sobre la cabeza donde es capaz de soportarse a sí mismo sin el
empleo de cimbra, sin flechamiento o desprendimiento. Las reparaciones con concreto
lanzado usualmente se comportan satisfactoriamente cuando se siguen los procedimientos
recomendados por el AOl 506 R. Se han desarrollado equipos simplificados para usarlos en
reparaciones pequeñas.
7.2.5 Reparación de áreas delaminadas y losas desoostilladas
La delaminación de las superficies de pavimentos de concreto no es inusual donde se usan
sales de deshielo, particularmente si el concreto no tiene el aire requerido. Esas áreas
pueden repararse en forma satisfactoria mediante una capa delgada de concreto,
asegurándose de que la superficie del concreto viejo sea sana, durable y limpia. Se requiere
un espesor mínimo de la sobrecapa de aproximadamente 38 mm (1 1/2") para alcanzar un
buen comportamiento (AOl 316 R). La temperatura de la losa subyacente debe ser tan
próxima como sea posible a la que tendrá el concreto nuevo.

El despostillamiento puede ocurrir en sitios adyacentes a las juntas o grietas de los
pavimentos. El despostillamiento usualmente tiene varios centímetros de profundidad, e
inclusive puede requerirse una excavación más profunda para eliminar todo el concreto que
ha tenido algún grado ligero de deterioro. Puede ser reparado con métodos similares a los
usados para las áreas delaminadas.
Numerosos materiales de fraguado rápido para parchado, alguno de los cuales están
patentados, se encuentran disponibles en el mercado.
7.3 Preparación para reparación
Usualmente es deseable hacer cortes alrededor del perímetro a ser reparado, particularmente
en el caso de losas, para eliminar chaflanes. Si es posible, los cortes deben ser hechos a un
ángulo ligero de manera que el ancho de la base del parche sea mayor que el ancho en la
superficie, tratando de proporcionar alguna acción de llave.
Todo el concreto deteriorado o defectuoso debe ser eliminado; en el caso de losas debe de
emplearse un equipo escarificador mecánico o hidráulico apropiado. A continuación, la
superficie de concreto debe ser limpiada totalmente, de preferencia con chorro de arena
húmeda.
Se deben tomar medidas especiales cuando los cloruros intervienen en el deterioro.
La superficie de adherencia deberá de ser humedecida previamente, y deberá de estar
húmeda al momento de colocar el parche. La superficie debe ser cubierta cuidadosamente
con una capa de mortero de aproximadamente 3 mm de espesor, o con otro agente
adherente apropiado. Si se emplea un agente adherente epóxico la superficie a ser reparada
deberá secarse antes de que se aplique el epoxy. La reparación debe realizarse después de
la aplicación del agente adherente, al menos que reciban otras indicaciones del fabricante del
material patentado.
7.4 Agentes adherentes
Generalmente se emplean capas adherentes para ligar el concreto o mortero fresco al
concreto existente. En el pasado, se ha usado comúnmente mortero arena-cemento o pasta
de cemento. Muchas reportes en la literatura dan testimonio del éxito de este tratamiento
cuando se siguen las prácticas recomendadas. Agentes adherentes también pueden ser
usados para una seguridad adicional.
Algunas veces se usan resinas epóxicas como agentes adherentes (ACI 503.2). Estos
materiales desarrollan buena adherencia alcanzando resistencias a tensión y cortante
mayores que las del concreto. Son resistentes a la mayor parte de los químicos y algunas
formulaciones son altamente resistentes al agua. No es posible alcanzar resultados
aceptables cuando el concreto es colocado en capas delgadas. Mejores resultados se
obtienen si se mantiene un espesor mínimo de 20 mm. Hay algunas desventajas en el uso
de las resinas epóxicas, como la toxicidad y su corta duración después de preparada. Se
han reportado algunas fallas de recubrimientos epóxicos. Se han relacionado con diferencias
en las propiedades térmicas y de tensión y a módulos de elasticidad diferentes de los dos
materiales.
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Para alcanzar resultados más efectivos, los agentes adhesivos epóxicos deben aplicarse en
capas no más gruesas de 5 mm. En ASTM C 881 se dan tipos y grados de epoxies para
varios usos.
También están disponibles otros tipos de agentes adherentes. Ciertos latexes, disponibles
como emulsiones o dispersiones, mejoran la adherencia y tienen buena resistencia al
agrietamiento. Acetatos de polivinilo, butadieno estireno y acrílicos están entre los más
usados. Sin embargo, los acetatos de polivinilo no deberán de usarse, excepto en
condiciones de servicio secas (ASTM C 1059). Los latexes pueden usarse ya sea como una
capa adherente o agregado al concreto o mortero durante el mezclado. Las superficies
deben ser humedecidas con agua antes de la colocación del concreto modificado con latex.
7.5 Apariencia
Al menos que se le de una atención adecuada a todos los factores que influyen en la
apariencia de la reparación del concreto, estas serán desagradables a la vista. En los
concretos donde la apariencia es importante, se debe tomar cuidados particulares para
asegurar que la textura y el color de la reparación se parezca a la del concreto circundante.
Una mezcla apropiada del cemento blanco con el cemento de la obra, o el uso cuidadoso de
los pigmentos permitirá que el parche llegue a ser cercanamente igual al del concreto original.
Un parche sobre una superficie de concreto colada contra cimbra nunca debe ser acabada
con llana metálica, ya que esto da como resultado un color oscuro que es imposible eliminar.
7.6 Curado
Todo el concreto o mortero convencional para reparación debe ser curado con humedad de
acuerdo con las recomendaciones de AOl 308. Los latexes pueden requerir de un curado
especial. Las resinas epóxicas requieren de un curado que no sea húmedo.
7.7 Tratamiento de grietas
La decisión de cuando una grieta debe ser reparada para restaurar la integridad estructural o
solamente sellada depende la naturaleza de la estructura y de la causa del agrietamiento, así
como de su localización y extensión. Si los esfuerzos que causan la grieta han sido
eliminados por la presencia de la grieta, la integridad estructural puede ser restaurada con
alguna expectativa de su permanencia. Sin embargo, en el caso de grietas de trabajo (como
las grietas originadas por el movimiento de la cimentación, o grietas que se abren y se cierran
por cambios de temperatura), la única solución satisfactoria es sellarlas con un material
flexible o extensible.
Es esencial la limpieza total de la grieta antes de que se aplique el tratamiento. Todo el
concreto suelto, material viejo de sello de junta y otro material extraño debe ser eliminado. El
método de limpieza depende del tamaño de la grieta y de la naturaleza de los contaminantes.
Puede incluir cualquier combinación de lo siguiente: aire comprimido, cepillo de alambre,
chorro de arena, seguidores o el uso de punzones o herramientas similares.
La restauración de la integridad estructural a través de una grieta se ha logrado con éxito
usando inyecciones a presión de epoxies de baja viscosidad y otros monómeros los cuales
polimerizan si situ y readhieren el concreto separado.
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Durabilidad de concretos estructurales.

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