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Presentado por Héctor Gerardo Campos Silva, José Manuel Mendoza Rangel, Pedro Castro Borges y Pedro Garcés Terradillos
Sede regional:
Noreste
“Estudio de la influencia del cambio climático en el deterioro de las estructuras de concreto reforzado”
Panel temático ASPECTOS SOCIALES Y CIUDADES Y CAMBIO CLIMÁTICO
CONTENIDO
• Introducción
• Antecedentes
• Justificación
• Objetivo
• Hipótesis
• Programa experimental
• Resultados esperados
EL CONCRETO
El concreto como material de construcción ha sido ampliamente utilizado en el mundo debido a su relativo bajo costo, gran resistencia a compresión y capacidad de moldearse (Rasheeduzzafar, Dakhil, & Al-Gahtani, 1984).
Introducción
EL CONCRETO
Sin embargo es un material que sufre el ataque de diferentes agentes propios del ambiente como lo es la carbonatación producida por el bióxido de carbono (CO2) o el ingreso de cloruros propios del agua de mar que provocan la corrosión del acero de refuerzo (Neville A. M., 1999).
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
El contenido de CO2 en la atmósfera, (agente de deterioro de las estructuras de concreto) depende en gran medida de la actividad económico-industrial que se desarrolle en el lugar ya que existen grandes diferencias en una zona urbana a una zona rural; aunque para que se inicie el fenómeno de carbonatación del concreto, se requiere una pequeña cantidad de concentración de CO2, que normalmente se encuentra en la atmósfera (0.03%) (Montani, 2000).
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Un factor muy importante para que exista carbonatación es la humedad relativa ambiental; se ha encontrado que para valores en el intervalo de 50 - 70% dicho fenómeno ocurre con mayor rapidez ; ya que a bajas humedades no hay suficiente agua en los poros del concreto para que se disuelva el dióxido de carbono y en humedades altas, los poros se bloquean y evitan el ingreso del dióxido de carbono.
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Desde el inicio de la revolución industrial a finales de 1700s, la concentración de CO2 en nuestra atmosfera se ha incrementado por alrededor de 100 ppm (de 280 ppm a 380 ppm) (Sabine, y otros,
2004). Esta estimado que el 64% del CO2 en la atmosfera es debido al quemado de combustibles fósiles (Carbon Dioxide Information
Analysis Center).
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Por otra parte es necesario mencionar que el incremento de las cantidades de CO2 en el ambiente está ligado al fenómeno conocido como “calentamiento global” en el que la temperatura del planeta se ve incrementada con graves consecuencias.
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
En la misma línea El panel intergubernamental para el cambio climático (IPCC, 2001) a través del tercer informe de evaluación “Cambio Climático 2001”, define al “cambio climático” como: “cualquier cambio del clima a lo largo del tiempo, ya sea debido a la variabilidad natural o como consecuencia de la actividad humana”.
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Además este mismo reporte menciona que este cambio en el clima ha provocado que la temperatura media de la superficie (es decir, el promedio de la temperatura del aire cerca de la superficie de la tierra y de la temperatura de la superficie del mar) ha subido desde 1861; Y durante el siglo XX este aumento ha sido de 0,6 ± 0,2 °C.
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
La pruebas del cambio climático incluyen aumentos observados en el promedio del aire y la temperatura de los océanos, el derretimiento generalizado de la nieve, y el aumento del nivel del mar (Joint science academies' statement, 16 de mayo de 2007) (NRC , 2008)
(IPCC, 2007).
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Tomando en cuenta que la cantidad de CO2 se ha incrementado en el ambiente a partir de la revolución industrial, sería aceptable esperar que las estructuras de concreto se deteriorarán más rápido por causa de este agente.
Introducción
CAMBIO CLIMÁTICO.
Pero qué efecto esta causado o causará el cambio climático a las estructuras de concreto?; la respuesta está en el aire.
la temperatura promedio del planeta se está incrementando, el clima está cambiando – eso es un hecho-.
Introducción
INVESTIGACIÓN EN CONCRETO REFORZADO.
Hoy en día hay numerosos estudios dirigidos a investigar la corrosión del concreto reforzado, mismos que pueden apreciar en publicaciones de revistas especializadas, congresos y secciones de trabajo (Mendoza Rangel, 2009) .
Introducción
INVESTIGACIÓN EN CONCRETO REFORZADO.
De todo ese trabajo muchas investigaciones han estado encaminadas al estudio de las causas y mecanismos de deterioro, desarrollo de técnicas electroquímicas de evaluación y control (tanto a nivel de laboratorio como “in situ”) y al empleo de métodos de protección (Trocónis-Rincón, Romero de Carruyo, Andrade,
Helene, & Díaz, 2003).
Introducción
INVESTIGACIÓN EN CONCRETO REFORZADO.
Y últimamente se han ido centrando en la búsqueda de modelos que permitan predecir la vida útil de las estructuras de concreto reforzado con el fin de programar eficientemente las acciones de mantenimiento, tanto preventivo como correctivo (ACI 365, 2000).
Introducción
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Tabla 1. Principales contribuciones de diferentes autores y códigos a los modelos de vida de servicio. (Mendoza Rangel, 2009)
Antecedentes
Autor Contribución Año
Tuutti Modelo esquemático
(enfoque de vida de servicio)
con periodos de iniciación y
propagación.
1982
Masters Sistema de requerimientos
para la predicción de vida de
servicio.
1987
Instituto Británico de
Estandarización
La predicción de vida de
servicio de una construcción
deberá ser evaluada por:
referencias a experiencias
previas con construcciones
iguales o similares; por
interpolación de pruebas
aceleradas.
1992
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Antecedentes
Autor Contribución Año
C. Andrade Modelo esquemático
que incluye una etapa
con factor de seguridad.
1994
Asociación de
estandarización
Canadiense
Predicción de vida de
servicio asumiendo
condiciones
ambientales e
instalaciones,
procedimientos de
operación y
mantenimiento.
1995
Sarja y Vesikan Degradación,
desempeño, vida de
servicio, y modelos de
durabilidad deterministicos y
estocásticos.
1996
Paulo Helene Predicción de vida de
servicio mediante un
modelo esquemático
con nuevas etapas.
1997
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Antecedentes
Autor Contribución Año
K. Pettersson Vida de servicio por corrosión
inducida por cloruros en
concretos fracturados de alta
resistencia.
1998
R. de Coss, G.
Murrieta, P. Castro
Efecto de los ciclos climáticos
sobre la difusión de cloruros
en concretos porosos.
1998
Siemes, T. Edwarsen C. Método probabilístico de
predicción del
comportamiento de las
estructuras de concreto.
Define cuatro etapas:
despasivación, fractura,
desconchamiento y colapso.
1999
S. Caré y E. Hervé Predicción del coeficiente de
difusión de cloruros en
concretos basado en las
proporciones de la mezcla.
2000
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Antecedentes
Autor Contribución Año
Siemes, T. de
Vries, H.
Modelo refinado de
cinco etapas para el
concreto:
despasivación, fractura,
desconchamiento,
pérdida de adherencia y
colapso.
2002
Steen Rostam Modelar los
mecanismos de
deterioración, es
necesario el tratamiento
probabilístico de
incertidumbres, la vida de servicio afecta a
todas las partes
involucradas
2003
CIB W80 RILEN
175 SLM
Modelos sugeridos,
entre ellos, modelos
determinísticos o
método de los factores.
2004
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Antecedentes
Autor Contribución Año
A. Lindvall Modelos para acciones
ambientales sobre
estructuras de concreto
reforzado.
2005
Jieying Zhang, Zoubir
Lounis
Análisis sensitivo de un
modelo simplificado de
iniciación de corrosión
basado en la difusión en
estructuras de concreto
expuestas a cloruros.
2006
P. Castro – Borges y P.
Helene
Enfoque de vida de servicio
a través de un nuevo modelo
esquemático que toma en
cuenta más etapas.
2007
V. Baroghel-Bouny,
Thai Luang Nguyen
Enfoque que propone
modelo esquemático multi-
nivel.
2008
MODELOS DE PREDICCIÓN DE LA VIDA ÚTIL DE LAS ESTRUCTURA.
Sin embargo, debido a los efectos del cambio climático, cada vez resulta más difícil predecir en su totalidad la vida de servicio de las estructuras, ya que sería complicado incluir en un modelo, los cambios en el medio ambiente que está en constante evolución y, por tal motivo, las afectaciones sobre las estructuras serán diferentes a través del tiempo.(Mendoza Rangel, 2009)
Antecedentes
JUSTIFICACIÓN.
El problema de la durabilidad de las estructuras es muy importante desde el punto de vista económico, si consideramos que países industrializados gastan una considerable proporción de su producto interno bruto (Broomfield, 1997) (Koch, Brongers, Thompson,
Virmani, & Payer, 2001) en reparaciones; y sustentable si pensamos que es indeseable fabricar estructuras que en muy poco tiempo se han de reparar e inclusive sustituir debido al deterioro sufrido en estas por la corrosión.
JUSTIFICACIÓN
Objetivo General
Identificar los efectos de los factores ambientales en los mecanismos de degradación de las estructuras de concreto reforzado para el área metropolitana de Alicante, España (clima costero); datos que se compararán con los resultados a obtener en la Cd. de Monterrey, N. L. y Mérida, Yuc. Para así desarrollar y calibrar el modelo de predicción de vida útil de estructuras de concreto que considere factores medioambientales.
Objetivos
HIPÓTESIS
El efecto del aumento en las concentraciones de CO2 y los cambios en las temperaturas promedio del ambiente, así como sus factores ambientales asociados está causando un incremento en la cinética de degradación de las estructuras debido a que facilita la incursión de los distintos agentes agresivos en las estructuras de concreto por lo tanto el cambio climático global es un factor que debe influir de manera importante en los modelos de predicción de vida útil
Hipótesis
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
Sitios A, B, C, D, E,F
a/c = 0.46
Referencia
CV = 25%
CV = 50%
a/c = 0.59
Referencia
CV = 25%
CV = 50%
a/c = 0.70
Referencia
CV = 25%
CV = 50%
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
DISEÑO EXPERIMENTAL
Diseño experimental
RESULTADOS ESPERADOS
El autor espera lograr la recopilación de los cambios en los parámetros ambientales (temperatura, humedad relativa y concentración de CO2) y su influencia en el deterioro de las estructuras de concreto reforzado para los sitios en estudio (datos que permitirán generalizar el modelo de vida útil de estructuras de concreto reforzado que se propondrá al finalizar mi desarrollo doctoral).
Resultados esperados
Bibliografía
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Bibliografía
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9. Tecnología del Concreto. Neville, A. M. México, D. F. : Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, 1999.
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Bibliografía
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