UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA:

“ CORROSION DEL MORTERO DE CEMENTO CON ARMADURA, POR ATAQUE DEL CLORURO DE SODIO”

TESISTA: Bach. LUIS HERNANDO RIMARACHIN SANCHEZ

ASESOR: ING. CARLOS ARMANDO BARZOLA GASTELÚ

2013

INTRODUCCION

En la actualidad en el país y a nivel mundial en la

construcción de viviendas, puertos, puentes, etc., el material

más empleado es el concreto con armadura, debido a sus

características que lo hacen ventajoso con relación a otros

materiales, entre estas características favorables es su alta

resistencia a la compresión, su trabajabilidad, su bajo costo

y su durabilidad.

INTRODUCCION

• Pero estas ventajas excepcionales del concreto armado se ven

minimizadas por una serie de agentes agresivos del medio que

generalmente causan deterioro progresivo de las estructuras, uno de estos

agentes agresivos es el cloruro de sodio y se han realizado pocos estudios

de investigación con el propósito de encontrar soluciones a fin de que los

componentes del concreto y morteros se ajusten a las características

requeridas. Continuando estos estudios; la presente tesis estudia el

proceso evolutivo de la corrosión en el mortero con armadura, por ataque

del cloruro de sodio (ClNa), mediante ensayos de corrosión acelerado de

humedecido y secado.

OBJETIVOS

De los resultados y conclusiones que se obtengan de este trabajo

buscan ayudar al profesional constructor y que sirvan de orientación

para mejorar las construcciones con morteros y armaduras mediante el

conocimiento del proceso de deterioro por ataque del cloruro de sodio,

tanto del mortero como del acero y dar soluciones al Ingeniero Civil en

la cotidiana tarea de servir al país y contribuir con el mejoramiento de la

construcción, tratando de que todos los conocimientos adquiridos se

pongan en práctica y así poder contribuir al avance en la ingeniería en

el país.  

MATERIALES UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LOS PROBETAS

1. Se utilizó agregado fino:

•Cantera “Valle del Chillón” con M.F. = 2.51

2. Se utilizó Cemento Portland Tipo I “Sol”

3. Agua: servicio de agua potable

EQUIPOS UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LOS PROBETAS

Moldes para probetas de 4” pulgadas de diámetro por 8” pulgadas de altura.

Una mezcladora accionada por medio de un motor eléctrico cuya potencia

de 124 W (1/6) HP.

Balanza

RESUMEN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGREGADO

PROPIEDADES ARENA

Peso Específico : 2.68 gr/cm³

Peso Específico de Masa

Superficialmente Seco2.71 gr/cm³

Peso Específico Aparente

2.74 gr/cm³

Porcentaje de Absorción

0.76 %

Peso Unitario Suelto o Aparente

1.66 kg/m³

Peso Compactado 1.94 kg/m³

Contenido de Humedad 0.76 %

Módulo de Finura 2.51

FUENTE: ELABORACION PROPIA

FABRICACION DE PROBETAS

• 40 probetas con mortero patrón, 40 probetas con mortero mas acero

con 1” de recubrimiento y 40 probetas con mortero mas acero con

2” de recubrimiento en las dosificaciones cemento/arena :

1:4, 1:3, 1:2 y 1:1

MATERIALES UTILIZADOS EN LA ELABORACION DE LAS PROBETAS

• Agua Potable

• cloruro de Sodio de 100 gr/l.

• Balanza digital.

ENSAYO DE ATAQUE DE CLORUROS POR HUMEDECIDO Y SECADO

Fase inicial:

• Secado de las muestras a temperatura del ambiente durante 24 horas.

• Pesado de las muestras.

ENSAYO DE ATAQUE DE CLORUROS POR HUMEDECIDO Y SECADO

Fase de inmersión:

• Inmersión de las muestras en la solución de ClNa, durante 24 horas,

,concentración de cloruro de sodio 100 gr/lt

• Pesado de las muestras húmedas.

Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero Patrón

a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado al aire

Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero mas Acero de Refuerzo a 2” de Recubrimiento

, ,

a) Humedecido en solución de ClNa, b) Secado al aire

Proceso de Humedecido y Secado,del Mortero mas Acero de Refuerzo a 1” de Recubrimiento

,<

,<

a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado al aire

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0

3620.0

3640.0

3660.0

3680.0

3700.0

3720.0

3740.0

PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN

P1

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0

3620.0

3640.0

3660.0

3680.0

3700.0

3720.0

3740.0

PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN

P2

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0

3620.0

3640.0

3660.0

3680.0

3700.0

3720.0

3740.0

PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN

P3

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0

3620.0

3640.0

3660.0

3680.0

3700.0

3720.0

3740.0PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN

P4

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373600.0

3620.0

3640.0

3660.0

3680.0

3700.0

3720.0

3740.0PÉRDIDA DE PESO: MORTERO PATRÓN

P1P2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

ENSAYO ACELERADO DE CORROSIÓN, MORTERO PATRÓN

• Como se puede apreciar de los gráficos anteriores, para los cuatro

relaciones cemento/arena se observa el aumento y disminución de peso en

relación de los ciclos, esto se debe a que las muestras acumulan sales en

su interior del mortero, esta acumulación de sales originan fisuras en el

material debido a la cristalización de las sales y esto produce la variación

de peso en cada ciclo que van corroyendo a las muestras.

• Se observa que los máximos pesos acontecen en diferentes ciclos, pues no

existe ninguna analogía en la ocurrencia.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

0.20

0.40

0.60VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO: MORTERO PATRÓN

P1P2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

VARIACIONPESO

ACUMULADO(%)

• La variación de pesos se debe a que en las muestras hay acumulación de

las sales en el interior y posteriormente una variación de peso, estas

perdidas se deben a la cristalización de las sales que producen tensiones

que hacen colapsar a las muestras.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

-1.75

-1.25

-0.75

-0.25

0.25

0.75PÉRDIDA DE MATERIAL ACUMULADO: MORTERO PATRÓN

P1P2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

PERDDA DE

MATERIAL (%)

• Del gráfico 5.16 se observa las cuatro relaciones cemento/ arena

que en el ciclo treintena dos comienza la perdida del material

acumulado notoriamente.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0

3695.0

3705.0

3715.0

3725.0

3735.0

3745.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO

P1

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373765.0

3775.0

3785.0

3795.0

3805.0

3815.0

3825.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO

p2

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373725.0

3730.0

3735.0

3740.0

3745.0

3750.0

3755.0

3760.0

3765.0

3770.0

3775.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO

P3

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0

3695.0

3705.0

3715.0

3725.0

3735.0

3745.0PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO

P4

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 373685.0

3705.0

3725.0

3745.0

3765.0

3785.0

3805.0

3825.0

PERDIDA DE PESO: MORTERO CON ACERO

P1p2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

PESO (gr)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

-0.70

-0.50

-0.30

-0.10

0.10

0.30

0.50

0.70

0.90

1.10

VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO: MORTERO CON ACERO

P1P2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

VARIACIÓN DE PESO ACUMULADO (%)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

-1.20

-1.00

-0.80

-0.60

-0.40

-0.20

0.00

PÉRDIDA DE MATERIAL ACUMULADO: MORTERO CON ACERO

P1P2P3P4

CICLOS DE ENSAYO

PÉRDIDA DE PEO ACUMULADO (%)

• Del gráfico 5.31 se observa las cuatro relaciones cemento/ arena

que en el ciclo treintena dos comienza la perdida del material

acumulado notoriamente.

ENSAYO ACELERADO DE CORROSIÓN: ACERO DIRECTAMENTE EN SOLUCION DE CLORURO DE SODIO 100 gr/l.

• Para profundizar la investigación de la presente tesis, también se realizaron

ensayos de humedecido y secado colocando la varilla de acero de φ 3/8” de

diámetro y de 50 cm de longitud directamente en la solución de cloruro de

sodio en concentración de 100 g/l. en el mismo número de ciclos de las

probetas.

Ensayo de Tracción del Acero

Ensayo (kg/cm2)

Limite de Fluencia (kg/cm2)

Porcentaje (%)

Patrón 4400 4200 104.8

Espécimen 3380 4200 80.5

Espécimen 3380 4400 76.8

Como puede observar la reducción del límite de fluencia

con respecto:

 Patrón menos espécimen = 28.0%

Normativo de fluencia de la norma = 24.3%

Proceso de Humedecido y Secadodel Acero

, ,

a) Humedecido en solución de ClNa b) Secado

CONCLUSIONES

1) El cloruro de sodio ataca al mortero en un proceso de humedecido y secado por la

acumulación de sales en los poros, se cristalizan y expanden provocando la rotura

de los poros, formando superficies ásperas por perdida del material y formando

fisuras.

2) El acero de Ø 3/8” ensayado, tiene una reducción de resistencia lo que significa

que tiene picaduras por acción del cloruro de sodio, que se refleja en la perdida

de tracción en el orden del 28.0% con respecto al modulo de fluencia de la

varilla y con respecto al modulo de fluencia normativo (fy=4200kg/cm2 )

corresponde el 24.3%.

CONCLUSIONES

3) La perdida de peso por destrucción de la probeta se inicio en forma muy

visible en el ciclo veinte cinco en todas las dosificaciones establecidas

hasta el ciclo treinta siete donde se aprecia notoriamente (0.58 % - 0.95%).

4) La varilla de acero (3/8”) ensayado en todos los casos presenta un proceso

de oxidación superficial no denotando un mayor cambio en su superficie.

5) La protección del mortero aplicado en los ensayos (1” y 2”) ha demostrado

que no se observa corrosión superficial y que con una pulgada de espesor

es aparente protección.

CONCLUSIONES

6) La superficie del mortero en las probetas sufre asperezas visibles o

evidentes para todas las dosificaciones cemento /arena .

7) En todas las dosificaciones de cemento/arena ocurre un proceso de

acumulación de sal y luego una perdida de material del mortero hasta

que se produce la rotura del espécimen.

8) A mayor relación cemento/arena se observa una mayor acumulación de

sales, luego se produce la fractura del mortero a menos ciclos de

ensayo.

RECOMENDACIONES

1. De los resultados de los ensayos efectuados nos indica que existe

una penetración de las sales por permeabilidad en el mortero y

permite que este llegue al acero, por lo que se recomienda hacer

extensible esta investigación al mortero para reducir la permeabilidad.

2. Se recomienda realizar los ensayos del acero con varillas de ½” y

5/8”, para determinar fehacientemente la posibilidad de algún grado

de expansión de la varilla por oxidación y corrosión.

RECOMENDACIONES

3. Se recomienda también hacer el estudio con otras sustancias agresivas al

mortero y al acero y posibilitar la posible solución a estos problemas.

4. Se recomienda hacer ensayos de tracción del acero embebidos en

mortero y concreto sumergidos en sustancias agresivas

Gracias.

Bach. Luis Hernando Rimarachín Sánchez