U N I V E R S I D A D N A C I O N A L D E I N G E N I E R I A

L A B O R A T O R I O Q U I M I C O F I C - U N I

D O C E N T E : M S C . I N G . C A R M E N M . R E Y E S C U B A S

NORMA(COLECCIÓN ORDENADA DE REGLAS)

Es un documento establecido por consenso y aprobado por un organismo reconocido que establece

para un uso común y repetido, reglas, directrices o procedimientos para ciertas actividades o sus

resultados con el fin de conseguir un grado óptimo de orden en un contexto dado.

El proceso de normalización busca unificar y organizar conocimientos de expertos en cada una

de las áreas para establecer cualidades, métodos o condiciones que deben ser adoptadas como

modelo a seguir.

LAS DIFERENTES NORMAS TÉCNICAS EN LA INDUSTRIA DEL CONCRETO A NIVEL MUNDIAL

Este es un recuento de algunas de las normas internacionales más influyentes:

Normas ASTM (American Society for Testing and Materials): creadas en 1898 para normalizar temas

de materiales ferroviarios. Posteriormente ampliaron su alcance produciendo normas sobre diferentes

materiales, productos, sistemas y servicios.

Normas DIN (Deutsches Institut für Normung): en 1917 nació el comité alemán de normalización

para la construcción de máquinas, el cual buscaba economía en los materiales al reducir la variedad de

un mismo tipo de producto. Algunos autores afirman que este comité fue el que impulsó la creación de

los demás comités de los países industrializados.

Normas UNE (Una Norma Española): En 1945 el Centro Superior de Investigaciones Científicas crea

el Instituto de Racionalización y Normalización, IRANOR, que para su momento era el encargado de

elaborar las normas españolas. Desde 1986 las actividades de normalización recaen en España en la

entidad privada AENOR (Asociación Española de Normalización).

Normas ISO (International Organization for Standardization): fueron creadas en 1946 en Londres,

donde se reunieron delegados de 25 países para crear una organización internacional que buscara

facilitar la coordinación internacional y la unificación de las normas industriales.

•

NORMAS TECNICAS EN EL PERU

• E n el Perú a lo largo del tiempo:

INANTIC 1962- 1970

ITINTEC 1970– 1992

INDECOPI 1992– 2014

INAC AL 2014 – hasta la fecha

• El 11 de Julio de 2014 se promulga la Ley 30224 que crea el Sistema Nacional de Calidad y

el Instituto Nacional de Calidad o INACAL.

• El Sistema Nacional de Calidad(SN C)comprende:

El Consejo Nacional para la Calidad

El Instituto Nacional de Calidad

Entidades Públicas y Privadas Relacionadas

PREPARACIÓN DE MUESTRASSelección: Las muestras serán elegidas de las canteras, estas en lo posible, no deben estar

influenciadas por el medio ambiente(meteorizadas)

Se debe escoger una cantidad suficiente, con la finalidad que la muestra sea representativa y sin

contaminación de otros tipos de agregados

Se siguen paso a paso los procedimientos establecidos en la ASTMC, MTC E, NTP.

Se efectúan los ensayos respectivos, se realizan los cálculos y se emiten el informe

PREPARACIÓN DE MUESTRAS

PROBLEMAS QUE OCURREN CON LAS IMPUREZAS EN LOS AGREGADOS

• 1.- La selección del material del material no es la adecuada

• 2.- Condiciones ambientales para el Almacenaje

• 3.- Temperatura debe estar entre 20-27 °C

• 4.- Humedad Relativa deberá ser entre 50-90%

SUSTANCIAS NOCIVAS

• Son consideradas sustancias nocivas en los

agregados: terrones de arcilla y partículas

deleznables

• Carbón y lignito, materia orgánica, material fino

que pasa la criba 0,075 mm

• Agregados potencialmente reactivos con los

álcalis del cemento

• Materiales intemperizados, y materiales con

limitada resistencia al impacto y a la abrasión.

SUSTANCIAS NOCIVAS• Los elementos contaminantes de los agregados actúan sobre el concreto reduciendo su resistencia,

modificando la durabilidad y dañando su apariencia externa.

• En otros casos, alteran el proceso de mezclado, incrementando la exigencia de agua o retrasando el

proceso de fraguado.

• De acuerdo al tipo de acción, podemos clasificar los contaminantes como de carácter físico químico.

• Los físicos actúan sea en el exterior del agregado, como es el caso de los finos y de las partículas

adheridas, o de manera externa, como los elementos con exceso de poros o partículas de diferente e

expansión térmica.

• Los factores químicos se distinguen según actúen directamente sobre el cemento, como las impurezas

orgánicas; o independientes de aglomerante, como los materiales solubles.

• La mayoría de los agregados presentan algún grado de contaminación, pero la norma determina el

porcentaje máximo admisible. Los elementos perjudiciales que generalmente se encuentra en los

agregados son: los muy finos, que exigen exceso de agua; los recubrimientos que afectan la adherencia; las

partículas débiles, inestables o impurezas, que actúan sobre la hidratación.

• Los excesos, en la mayoría de los casos, pueden eliminarse fácilmente, mediante el proceso de lavado,

como sucede en los materiales finos ligeros.

IMPUREZAS EN LOS AGREGADOS

• Materia Orgánica.- Trae aparejado un demora en el fraguado y un retardo en la adquisición de la resistencia, desconociéndose si el hormigón alcanzara la resistencia prevista en los cálculos para seguir avanzando en las etapas constructivas previstas

• Sales Solubles, son nocivas en los procesos de Construcción

• Los Sulfatos reaccionan con el aluminato tricalcico provocando expansiones

• Los cloruros atacan al las estructuras, armaduras y a los elementos metálicos embebidos en el hormigón

• Los Carbonatos y Bicarbonatos aumenta el pH del hormigón, lo que puede ocasionar un retardo en el proceso de hidratación o provocar manchas conocidas como eflorescencia

• Otras impurezas: Comprenden partículas livianas carbonosas y arcillosas, estás impurezas traen aparejado, si no son convenientemente limitadas, una reducción en la sección útil del hormigón y problemas originados por concentración de tensiones o problemas estéticos

MATERIA ORGÁNICA

• NORMAS : ASSHTO T 267 - MTC E 118-ASSHTO

• Método para la determinación de materia orgánica en suelos perdida por ignición

• OBJETIVOS:

Determinación del contenido orgánico de aquellos materiales identificados

como turbas, lodos orgánicos ,suelos.

• Usos:

Sirve para la determinación cuantitativa de materia orgánica en tales

materiales, proporcionando una estimación valida del contenido orgánico

SUSTANCIAS INCONVENIENTESLA CANTIDAD DE SUSTANCIAS INCONVENIENTES PRESENTES EN EL AGREGADO FINO NO

DEBERÁ EXCEDER DE LOS LÍMITES INDICADOS:

MAXIMO % EN PESO DE LA MUESTRA TOTALTerrones de arcilla y partículas deleznable 3,0

Material mas fino que la malla 200 3,0

Concreto sujeto a abrasión 3,0

Todos los Concretos 5,0

Carbón y Lignito 0,5

Cuando la apariencia de la superficie es importante 0,1

Materia Orgánica : Método de ignición 3,0

REACTIVIDAD ALCALI SILICE FALLAS Y APLICACIONES

CUANTOS TIPOS DE REACCIÓN ÁLCALI-AGREGADO EXISTEN

A fines de los años 30 se detectaron en el Sur de California - USA una serie de estructuras con problemas de fisuración que fueron estudiadas por el Profesor Thomas E. Stanton Director de la California State Highway División, quien identificó reacciones entre los álcalis del cemento y ciertas formas de sílice en los agregados que producían expansiones y agrietamiento, denominando a este fenómeno Reacción Álcali- sílice o ASR por sus siglas en inglés (Alkali Silica Reactivity) y como tal se le conoce actualmente.

En el año 1957 el Profesor E. G. Swenson del National Reserach Council – Canada encontró que en ciertos agregados dolomíticos, el gel expansivo se originaba entre los álcalis y algunos carbonatos reactivos , denominando a este fenómeno Reacción Álcali-Carbonato o ACR por sus siglas en inglés (Alkali Carbonate Reactivity) nombre que persiste hasta la fecha.

• De ambos fenómenos el primero es el más difundido ya que la variedad de minerales que lo pueden ocasionar es muy amplia, y en el segundo caso, su ocurrencia es muy rara debido a que los agregados potencialmente reactivos en estos casos, normalmente no se emplean para producir concreto por no tener propiedades de resistencia y dureza adecuadas.

• En consecuencia la reacción álcali – sílice es el fenómeno más difundido y estudiado a nivel mundial por lo que nos referiremos principalmente a este tema.

• Para el caso particular de los países latinoamericanos que comparten la Cordillera de Los Andes, existen en esta cadena montañosa una serie de minerales muy abundantes que podrían ocasionar este tipo de problema, por lo que resulta muy importante conocer y profundizar en estos casos los conceptos relativos a este fenómeno.

• En la Tabla Nº 1 , se puede apreciar un listado de los minerales ,rocas y materiales que pueden causar potencialmente ambas reacciones

TABLA Nº 1

MINERALES, ROCAS Y MATERIALES SINTÉTICOS QUE

PUEDEN SER POTENCIALMENTE REACTIVOS CON LOS

ÁLCALIS DEL CEMENTO

REACCION ALCALI SILICE ALCALI CARBONATO

Andesitas, Argillitas, Calcedonia, Ciertas Calizas, Ciertas Dolomitas, Cristobalita, Cuarcita, Cuarzosa, Dacitas, Esquistos, Filita, Gneiss Granítico, Ópalo, Pizarras Opalinas, Pizarras Silíceas, Riolitas, Tridimita, Vidrio Silíceo, Vidrio Sintético

Calizas Dolomíticas, Dolomitas Calcíticas Dolomitas de Grano Fino

VARIEDADES DE SÍLICEFormas cristalizadas

Cuarzo

Amorfas

Ópalo

Tridimita Cristobalita

Ópalo noble

REACTIVIDAD POTENCIALEs la medida de la susceptibilidad para que ocurran reacciones químicas

cuyos efectos generan cambios volumétricos adversos a la integridad del

concreto, que tienen lugar con cierta clase de agregados cuando éstos

entran en contacto con la pasta de cemento.

Las reacciones ocurren entre la sílice o el carbonato de ciertas rocas o

minerales que forman parte de los agregados, y los álcalis (óxido de sodio

y de potasio), que normalmente provienen del cemento. Estas reacciones

se conocen como reacción Alcali-silice y Álcali-carbonato.

CONDICIONES PARA QUE SE PRODUZCA LA REACCION ALKALI SILICE

• Se requieren 4 condiciones que deben darse simultáneamente para que exista la reacción

• 1) Agregado sensiblemente reactivo con los álcalis

• 2) Suficiente cantidad de álcalis para activar la reacción

• 3) Humedad necesaria para que los álcalis entren en solución y generen la reacción química

• 4) Mantenimiento de la reacción química el tiempo requerido para originar el gel y que se expanda provocando fisuración.

• Si alguna de estas condiciones está ausente, es entonces imposible que se produzca la reacción

FIGURA N.º 1:FASES DE DESARROLLO DE LA REACCIÓN ÁLCALI- AGREGADO

• Fase 1 : Agregado reactivo dentro Fase 2 : La presencia de humedad Fase 3 : Hinchamiento y fisuración

de la pasta de cemento con álcalis activa la reacción álcali-agregado

(Na y K) y radicales OH

ENSAYO DE REACTIVIDAD EN AGREGADOSREACTIVIDAD • Método de Barras mortero, mide

expansión, NTP 334.067 ó ASTM C227, de 3 y 6 meses (lento),

• Método químico, en Solución de. NaOH, mide la disolución de Sílice; NTP 334.099, ASTM C289, MTC E 217 de una semana (rápido),

• Método de barras de mortero en

Solución de NaOH, mide expansión,

NTP 334.110 ó ASTM C1260, nuevo

estándar, un mes, evalúa todo el

potencialSc = 24.36 Milimoles por l itro

Rc = 176.25 Milimoles por l itro

Agregados

considerados inocuos

ANÁLISIS FÍSICO-QUÍMICO

clasificado como

24.36

176.25

24.36, 176.25

0

100

200

300

400

500

600

700

1 10 100 1000

Can

tid

ad R

c -

Re

du

cció

n d

e la

alc

alin

idad

(m

ilim

ole

s p

or

litro

)

Cantidad Sc - Disuelta de sílice (milimoles por litro)

P. CORTE

OBSERVACIONES EXPERIMENTALES

Diferencia de resultados entre los métodos NTP 334.067-ASTM C227, NTP 334.099 - ASTM C289 y NTP 334.110 -ASTM C1260

ASTM C227 y ASTM C289 tienen el alcance para detectar agregados que presentan mayor reactividad (a 10 años).

El método NTP 334.110-ASTM C1260 es de mayor sensibilidad a la reacción Alkali-Si, (reactividad a 30 años); refleja todo el potencial.

Cualquiera de estos métodos no necesariamente reproducen las condiciones de exposición de las construcciones en servicio.

Material adicionado de sílice reactiva en ASTM C1567 permite reducir la expansión que presento el agregado evaluado con ASTM C1260.

Existe correspondencia entre ensayos NTP 334.110 -ASTM C1260 y ASTM C856

PATRONES DE FISURACION DE LA REACCION ALCALI SILICE• Los patrones de fisuración son

variables y dependen de la estructura en particular y de sus restricciones a las deformaciones, por lo que pueden confundirse con otras causas de fisuración como la contracción por secado, los cambios volumétricos por temperatura, congelamiento y deshielo, u otros tipos de agresividad química que también originan grietas, como son la corrosión del acero de refuerzo o el ataque por sulfatos

CORROSION DEL CONCRETOCorrosión:

La corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por

su entorno.

Corrosión del concreto:

La corrosión del concreto es un fenómeno químico que se produce por la reacción de sustancias agresivas

externas con álcalis, producto de la hidratación del cemento. Por lo general solo las sustancias químicas

están en solución son agresivas al concreto. El grado de su agresividad dependerá de su concentración en la

solución.

La vulnerabilidad del concreto será mayor cuando las soluciones agresivas se encuentran bajo presión y son

forzadas a penetrar en las porosidades y fisuras del concreto.

• CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O Reacción de Carbonatación

Ocurre en pH menores a 9, se dice que cuando la muestra de diamantina se encuentra entre

pH 12 y 13 se encuentra en estado de pasivación, ya de por si el concreto tiene un pH alcalino

El CO2 penetra por los poros del concreto produciéndose Ca(OH)2 debido a causas externas

como por ejemplo la humedad.

CAUSAS DE LA CORROSIÓN

• Presencia de Ca(OH)2.

• Corrosión por sulfatos.

• Corrosión por cloruros.

• Corrosión por sales.• Acidificación por HCO3

- :

HCO3- + H2O CO3

-2 + H3O+

• Ataque de ácidos fuertes como por ejemplo:

• Lluvia ácida, aguas ácidas.

FALLAS EN EL CONCRETO POR CARBONATACION

CO2, PENETRACIÓN EN LOS POROS DEL CONCRETO, ESPECIALMENTE EN SÓTANO

EXCESO HUMEDAD

POROSIDAD

HUMEDAD RELATIVA ALTA

TIEMPO EXPUESTO DE LA ESTRUCTURA

USO DE ÁCIDOS Y CLORUROS EN LA LIMPIEZA DE ESTRUCTURAS EN CONCRETO Y ARMADO GENERAL.

CONSTRUIR CON RESISTENCIAS POR ENCIMA DE 250 Kg/cm2

CORROSION DEL CONCRETO

• PRUEBA DE CARBONATACION

• Es una prueba Cualitativa que se usa para determinar el grado de corrosión en estructuras de concreto

• Se usa el indicador de fenolftaleína al 5%

• pH menores a 9 nos dice que la muestra de diamantina estacarbonatada muestra incolora

• pH mayores a 11 coloración rojo grosella

• Nos indica que la muestra no se encuentra carbonatada

EFECTOS DE LA CORROSIÓN DEL CONCRETO

• APARICIÓN DE TENSIONES RADIALES.

• FISURACIÓN DEL RECUBRIMIENTO EN LA DIRECCIÓN DE LA ARMADURA.

• DESPRENDIMIENTO DEL RECUBRIMIENTO

• ARMADURAS AL DESCUBIERTO.

• INDICIOS DE LA CORROSIÓN EN EL CONCRETO

QUE ES EL EQUIVALENTE DE ARENA?

• El equivalente de arena es una prueba de Laboratorio, que se realiza

con el objetivo de determinar que porcentaje de una muestra se

puede considerar como arena

• De manera muy simple lo que se hace es separar por medio de una

solución química las partículas finas o polvos de la arena

• Se considera que una arena tiene una excelente calidad si tiene un

equivalente superior al 90%

AZUL DE METILENOAASHTO T -330*

• Este ensayo sirve para Detección cualitativa de las arcillas nocivas, del grupo de Esméctita que se encuentran en el agregado fino, como arcillas, se utiliza como un ensayo alternativo o complementario al Ensayo de Equivalente de Arena

• Las esmectitas son un conjunto de minerales que se dividen en dos grupos, distinguiéndose:

• Las dioctaédricas (alumínicas), tales como la montmorillonita(Bentonita) , la beidellita o la nontronita

• Las trioctraédricas (magnésicas), tales como la saponita o la hectorita

• Suelen presentarse en agregados laminares o en masas suaves y blandas.

• Se encuentran en forma precipitadas en cuencas sedimentarias endorreicas

• Tiene un pH alcalino y gran concentración iónica.

• También pueden aparecer como productos de alteración hidrotermal de rocas ácidas o neutras.

• Son materiales empleados en arenas de moldeo, como lodos de sondeo, impermeabilizantes de terraples para contener inundaciones, cosmética.

Cantera Elena de Troya –Arequipa- Perú

Muestra N° 9

Fecha y hora 04/01/18 16:00

Cantidad ensayada 10 g de muestra seca (pasante la malla N°200)

Tiempo sumergido 10 horas

A Z U L D E M E T I L E N O

Esta norma indica el procedimiento para determinar la cantidad de material potencialmente dañino (incluyendo arcilla y material orgánico) presente en la fracción fina de un agregado mediante la determinación del Valor de Azul de Metileno.

PROCEDIMIENTO:

1. Colocar 10 g de material seco, pasante la malla N°200

2. Adicionar 30ml de agua destilada (no mayor a 100ml)

3. Agitar la mezcla en el agitador magnético por 5min

4. Agregar 5 ml de la solución de azul de metileno a la mezcla

y agitar por 1 min

5. Sacar una gota de la solución con la varilla de vidrio y

depositar de forma vertical en el papel filtro.

6. Repetir los pasos 3 y 4 hasta que se observe un halo azul

definido

7. Cuando aparezca el halo azul del paso 5, se debe depositar

las gotas en el papel filtro en cada minuto durante 5

minutos (5 puntos), si llega a desaparecer el hago azul en

una de las gotas, se repite los procesos desde el paso 4

pero añadiendo 2 ml de azul de metileno.

8. Cuando el halo azul aparezca por 5 min se finaliza en el

ensayo

5ml 10ml 15ml 20ml 25ml 30ml 35mlPara 35ml de azul añadido, se

forma un halo azul definido

Debe permanecer por 5min

1min 2min 3min 4min 5min35ml

Se ve que no permanece

por 5min, significa que se

debe agregar el azul cada

2ml

1min 2min 3min 4min 5min37ml

Una vez agregado se nota

que si permanece el halo

por 5min

Cuando esto suceda se da

por finalizado el ensayo

CÁLCULOS

𝑉𝐴 =𝐶 × 𝑉

𝑊

VA: Valor de azul de metileno en mg/g (mg de

azul por gramo del material seco)

C: concentra de la solución de Azul de

Metileno, en mg de azul por ml de solución.

V: ml de solución añadido durante el ensayo

W: Gramos del material seco utilizado

Para las condiciones en que se usa 10g del material seco y 1mg

de Azul de metileno por ml de solución, el cálculo resulta:

𝑉𝐴 =1 × 𝑉

10= 0.1 × 𝑉

𝑉𝐴 = 0.1 × 37

𝑉𝐴 = 3.7

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Tabla 1: Valor del azul de metileno y el comportamiento esperado de la mezcla

asfáltica

Valor de Azul de Metileno (mg/g) Desempeño anticipado

<6 Excelente

7 – 12 Marginalmente aceptable

13 – 19 Problemas, posible falla

>20 Fallado

𝑉𝐴 = 3.7

De acuerdo a la tabla 1, la muestra

tiene un excelente desempeño, el

material dañino presente en la

muestra es insignificante.

GRACIAS