5.REVISIÓN LITERARIA 5.1. Antecedentes. 5.1.1. Antecedentes Internacionales. A. Propuestas metodologías para la caracterización de testigos de presas con problemas expansivos, intensificación: Patologías de Estructuras; Catalunya, España, Junio - 2012. (3) Tesis para obtener el título de Master. El objetivo de la presente Tesis final de Master es confirmar los diagnósticos previos para determinar las reacciones que efectivamente contribuyen el proceso expansivo en el hormigón de la presa de Graus, y así desarrollar un protocolo que sirva como procedimiento sistemático para las campañas experimentales de caracterización de presas con patologías de hormigón expansivo. Como resultados de las muestras tenemos en general que varían muy aleatoriamente el tamaño de los áridos y las forma de esto son totalmente irregulares en cuanto a la forma, se puede apreciar áridos de menor escala, el color en general varía entre gris claro y un gris oscuro presentando manchas de óxido dentro de los áridos en casi todos los segmentos, indicando vetas de metales oxidados en los propios áridos. La presencia de fisuras en general se puede decir que se encuentra afectado por fisuraciones, pero algunas de las fisuras que se pueden observar poseen un precipitado de color blanco, indicando una posible reacción álcali-sílice. Concluyó, que los ensayos han permitido identificar la pre-existencia de las reacciones y también la tendencia en que ocurren en la misma estructura, con intensidades distintas en función de la zona afectada. B. Tesis: uso de polímeros en la reducción de patologías de origen químico en estructuras de concreto, universidad católica de Colombia (4) departamento de Ancash. por lo cual se recomienda adicionar materiales antioxidantes. desde el tramo 32+000 hasta 33+000. sus aplicaciones son muy recientes y falta ver su desenvolvimiento a través del tiempo. fundamentalmente si tienen que ver con la durabilidad de los elementos estructurales. Esta investigación busca establecer las propiedades de los polímeros que contribuyan a combatir las patologías y mejorar la vida útil de las estructuras. El objetivo general de esta investigación es: determinar y evaluar los tipos de las patologías encontradas y el estado en que se encuentra el canal de concreto de regadío Carlos Leigh. departamento de Ancash. Antecedentes Nacionales. A. Junio – 2015. provincia del Santa.1. Recopila y analiza información sobre el uso de polímeros sintéticos y orgánicos para reducir las patologías que se presentan en diferentes estructuras en Colombia. El objetivo de la tesis se centra en investigar el uso de polímeros en estructuras de concreto basados en documentos de investigación realizados en Colombia. Los efectos de la radiación solar son muy perjudiciales para los polímeros. (5) Tesis para obtener título. Si bien es cierto que estos resultados a nivel experimental dan cuenta de un envejecimiento prematuro del concreto. Dentro de los resultados obtenidos. Determinación y evaluación de las patologías del concreto del canal de regadío Carlos Leigh. presentan una mejor resistencia a los agentes corrosivos ácidos. distrito de Chimbote. . provincia del Santa.2. distrito de Nuevo Chimbote. tenemos que destacar que los concretos mejorados con polímeros brindan una mejor resistencia a los agentes químicos y atmosféricos. a partir de la determinación y evaluación de las patologías del mismo. 5. a partir de la determinación y evaluación de las patologías del mismo.99 m2. Provincia de Huarmey. Descascaramiento 16.70% con daños moderados. desintegración 11. sirviendo para su mejoramiento. La conclusión de dicha investigación es que el nivel de seriedad de las patologías encontradas es: nivel de severidad 1(leve) el 5%. B.02 m2. vehículos) ya que la captación es de agua subterránea y sale limpia de sedimentos. . hundimiento con un 0.85% de nivel de severidad de 2. provincia de Huarmey.654% área de13. Área total 2.02 m2. área afectada 694.305. Como resultado de esta investigación es: se realizó 6 muestras con resultados sin daño de 59.28%. severidad moderado. departamento de Ancash. erosión con 15. con 61. entre las progresivas 0+000 – 1+000 del distrito de culebras. La falla con menor incidencia en tota la progresía a investigación es. temperatura.30 % sin daños y 34. departamento de Ancash – Febrero 2015.000 m2. nivel de severidad 2 (moderado) el 62% y el nivel de severidad 3 (severo) el 34%.07m2. La falla con mayor incidencia en total la muestra es. El objetivo general de esta investigación es: La determinación y evaluación de las patologías del concreto en el canal de regadío.95% y con área de 319. área sin daños 1.29% de porcentaje.Como resultado total de la investigación es: se realizó 25 muestras con un porcentaje de 65.55%. entre las progresivas 0+000 – 1+000 del distrito de Culebra. (6) Tesis para obtener el título. El actual estado de la construcción del canal se encuentra en condiciones de nivel patológico moderado. La conclusión de dicha investigación nos indica que ha sufrido erosión con severidad nivel 2 y las causas probables son los sedimentos que arrastra el canal debido al medio ambiente que lo rodea (vientos. Las lesiones más frecuentes en el total de las muestras son: Erosión. Determinación y evaluación de las patologías del concreto en el canal de regadío.15% y un 40. 3. Determinación y evaluación de las patologías del concreto en el canal de irrigación Huapish en la comunidad de Vicos.5. El objetivo general: Determinación y evaluación de las patologías del concreto en el canal de irrigación Huapish en la comunidad de Vicos. La Conclusión de dicha investigación por el mal procedimiento constructivo se determina un 19. Este tipo de deterioro del concreto. entre las progresivas 0+000 – 0+817 del distrito de Marcará. provincia de Pallasca. a partir de la determinación y evaluación de las patologías del mismo.10+000 del distrito de Cabana. A. 48. Las patologías más frecuentes o de mayor incidencia en las muestras son Erosión con un porcentaje de 34. Departamento de Ancash .51% severidad leve.70% severidad severo. departamento de Ancash – Diciembre 2015.80%. Provincia de Pallasca.79% severidad moderado.1. a partir de la determinación y evaluación de las patologías del mismo.Febrero 2015. 31. Determinación y Evaluación de las patologías del concreto en el canal de regadío. (8) Tesis para optar el título. provincia de Carhuaz. provincia de Carhuaz. entre las progresivas 0+000 – 0+817 del distrito de Marcará. Como resultado de 14 muestras el porcentaje de daños al concreto es 20. El objetivo general: Determinación y evaluación de las patologías del concreto en el canal de regadío. B. se localizaron en . departamento de Ancash.43% correspondiendo a un nivel 2 y de severidad moderado. departamento de Áncash. (7) Tesis para optar el título.97%. Antecedentes Locales. Las patologías más frecuentes o de mayor incidencia en las muestras son Erosión con un porcentaje de 23. con el deterioro paulatino con el pasar del tiempo relacionado a la edad del concreto del canal Huapish. entre las progresivas 9+000 .24% correspondiendo a un nivel 2 y de severidad moderado. entre las progresivas9+000 – 10+000 del Distrito de Cabana. Como resultado de 12 muestras el porcentaje de daños al concreto es 50. Bases Teóricas de la Investigación.1% severidad severo. Estructuras hidráulicas Las estructuras hidráulicas son las obras de ingeniería necesarias para lograr el aprovechamiento de los recursos hídricos y controlar su acción destructiva.2. D) Solera del canal (b): Llamada también fondo o base del canal. Concluyó de dicha investigación por el mal procedimiento constructivo se determina un 50. especialmente en temporada de lluvias. Se construyen en beneficio del hombre y el desarrollo de la humanidad.1. cumple la función de evitar que rocas y deslizamientos caigan directamente al canal. (10) Elementos de un canal: (10) A) Corona del canal o camino (C): Lugar por donde se desplaza la gente para efectuar las faenas de limpieza del canal.60 m). 8.2. Canal de Irrigación: Los canales de irrigación son las estructuras básicas para conducir el agua de riego hacia los puntos de entrega en las parcelas. 5. es uno de los elementos importantes en el diseño de las dimensiones. 42. 5.5% severidad leve. Trabajan en la mayoría de los casos en combinación con elementos y equipos mecánicos.4% severidad moderado. llamado también base mayor del canal. . lotes o chacras. (9) 5. casi todas las muestras o tramos inspeccionados.2. B) Sobreancho (C’): constituido por el espacio cercano al talud del canal. Debe tener el ancho necesario de tal forma que brinde seguridad para realizar las labores de limpieza (recomendado 0.2. C) Espejo de agua (T): Es longitud superficial del agua. Los canales pueden utilizarse también para la remoción de los excesos hídricos. El borde libre es normalmente un tercio del tirante de agua o 0. FIGURA l. se escoge cifras mayores por seguridad. El perfil más eficiente es un semicírculo.E) Tirante de agua (y): Es la altura del canal desde el fondo (b) hasta el espejo de agua (T). I) Perímetro mojado (P): Longitud en que la sección transversal moja el fondo y paredes del canal. Amancio R. G) Altura del canal (H): Es la suma del tirante (y) y el borde libre (bl). Si el canal tiene una gran área de sección transversal y un perímetro mojado relativamente pequeño. se presenta en los canales trapezoidales. entonces con un borde libre normal esto implica que es eficiente y que el agua tendrá la velocidad requerida con una pérdida relevante pequeña. H) Ángulo de inclinación (∅): Es el ángulo que las paredes del canal hacen con la horizontal. J) Radio hidráulico (R = A/P): Cantidad que describe la eficiencia del canal.15 m. . F) Borde libre (t): Es la distancia vertical que hay entre el nivel normal del agua al extremo superior de las paredes del canal. Elementos de un canal Fuente: "Obras Civiles" Rojas Flores. Su objetivo es evitar que el canal rebose cuando ingrese mayor cantidad de agua que la proyectada. abrasión. y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural. defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. La Patología del Concreto se define como el estudio sistemático de los procesos y características de las “enfermedades” o los “defectos y daños” que puede sufrir el concreto. Durabilidad: La durabilidad de una estructura de concreto o sea “su variación en el tiempo sin modificaciones esenciales en su comportamiento” es definida por el Comité 201 del American Concrete Institute (ACI) como “la habilidad del concreto para resistir la acción del intemperismo. (11) Otros investigadores se inclinan a definir la durabilidad de una estructura como ”la capacidad del concreto para soportar. durante su vida. ya sea químicos. sus causas.4. otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil. o cualquier otro tipo de deterioro”.2. siempre que las acciones del medio ambiente y las condiciones de exposición se consideren como factores de diseño y construcción de las estructuras”. físicos o biológicos. ataques químicos. los efectos de la abrasión. causas posibles y diagnóstico del deterioro que experimentan las estructuras del concreto. a los cuales puede estar expuesto.3. Patología de estructuras de concreto. la acción del fuego y las radiaciones: la acción de la corrosión y/o cualquier otro proceso de deterioro”. y otros pueden ser consecuencia de . (11) El concreto puede sufrir. durante la vida útil para la que ha sido proyectado. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción. Algunos investigadores prefieren decir que “es aquella propiedad del concreto endurecido que define la capacidad de éste para resistir la acción del medio ambiente que lo rodea.2.5. (11) 5. Es decir es aquella parte de la Durabilidad que se refiere a los signos. las condiciones físicas y químicas a las que estará expuesto. los ataques. sus consecuencias y remedios. cantidad y magnitud de los procesos de degradación de las armaduras de refuerzo. . las condiciones actuales. la cronología de daños. rigidez y permeabilidad de la estructura.accidentes. contenido de aire. pérdidas de masa u otros. Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico. el proceso constructivo. el uso que recibe. hinchamientos. tales como la consistencia empleada. tamaño máximo real del agregado grueso empleado. proceso de elaboración de los especímenes. antecedentes e historial de la estructura. verificación de características especiales o adicionales. Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura. cambios de color. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura. la cual incluye: (11) Conocimiento previo. los cuales determinan. las prácticas constructivas. procedimiento de determinación de las resistencias en compresión. incluyendo cargas de diseño. los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo Conocimiento del tipo. Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura. hermeticidad y apariencia. funcionalidad. y los procedimientos de protección y curado. el microclima que la rodea. recordando que sus condiciones superficiales influyen. ya sea mediante mediciones de campo o pruebas no destructivas. la vida útil estimada. fisuras. los materiales empleados. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas. y todo ello se refleja en su seguridad. la resistencia. etc. Auscultación de los elementos afectados. según requerimientos. el diseño de ésta. flexión y tracción. a través del tiempo. en suma en su comportamiento y vulnerabilidad. disgregación del concreto. considerándose que un aumento de la temperatura de 10°C dobla la velocidad de la reacción. sólido. 5. Progresiva disminución de la vida útil de la infraestructura.2. Los climas tropicales se consideran más agresivos que otros. Verificación que el acero de refuerzo cumpla con la resistencia requerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con las especificaciones indicadas en los planos y memoria de cálculo de las estructuras. El efecto de la temperatura es muy importante por cuanto ella incide en la velocidad con la cual pueden ocurrir los fenómenos de deterioro en el concreto. El factor principal es la humedad en el concreto y no en la atmósfera circundante. Las reacciones químicas se aceleran con el aumento de la temperatura. y la presión. Deterioro del concreto Las causas últimas de los daños y deterioros en el concreto son numerosas y de variados orígenes. despegue de la protección del acero. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas ASTM correspondientes. que pueden promover los ciclos de humedecimiento y secado. aunque ésta última contribuye con los fenómenos de deterioro en la medida que se presentan ciclos de humedecimiento y secado en el concreto. la temperatura. La acción de la presión del medio (líquido. La presión atmosférica y el régimen de vientos tienen incidencia sobre la durabilidad al contribuir al deterioro debido a la erosión de partículas arrastradas por el viento. El deterioro del concreto se puede ver adicionalmente afectado por el efecto de tres factores: la humedad.2. incluyendo otras causas como errores de diseño. Factores que afectan el proceso de deterioro. o gaseoso) en . mala ejecución durante la construcción o efectos del envejecimiento.5. o afectar los ciclos de enfriamiento y calentamiento de la superficie de la tierra. químicos y físicos. puede manifestarse de diferentes formas: fisuras en el concreto. (12) 5. corrosión del acero.6. 2. La carbonatación es el proceso por el cual el concreto de .Magnesio Causa una desintegración lenta del concreto. compuestos orgánicos. Agentes patológicos del concreto a) Agentes químicos Se produce este fenómeno por ataques químicos de diversos medios agresivos: gases atmosféricos. sulfato.Carbonatación. dan lugar a componentes fuertemente expansivos que te1minan destruyéndolo totalmente. . . Las sales de sulfatos. magnesio.estructuras sumergidas en el suelo o agua puede ser muy importante por cuanto se promueve la penetración de elementos que pueden percolar el concreto.Sulfatos. carbonatos. (11) 5. (11) . cloruros. aguas. se tiene como agentes agresivos: amonio. entre otros.Amonio Causa una desintegración lenta del concreto. en su ataque al cemento del concreto. La desagregación del concreto se inicia en la superficie con un cambio de coloración seguido de la aparición de fisuras entrecruzadas cuyo espesor va aumentando a la vez que se va produciendo una delaminación del concreto superficial con curvado de las capas más externas del mismo como consecuencia de las tensiones que produce la expansión de los productos producidos. Es un tipo de reacción ácida. la exposición del concreto en contacto con agua. . de excepcional importancia en la durabilidad del concreto.7. b) Agentes físicos (11) . Un flujo de agua excesivamente rápido erosionará las paredes de un canal. causando el deterioro. la velocidad máxima no deberá ser mayor del 80% de la velocidad crítica de la sección. (13) .Velocidad del flujo. afecta la durabilidad del concreto . . .pH. La velocidad en los canales revestidos no deberá ser menor de 60cm/s.recubrimiento pierde la alcalinidad que mantiene protegida la armadura. mientras que velocidades demasiado bajas permiten el depósito de sedimento. El medio ambiente que rodea a la estructura de concreto tiene una incidencia directa sobre los procesos de deterioro. ambientes marinos o con macroclima industrial y humedad relativa entre el 60% y el 98%.Humedad relativa. El bajo nivel del pH en el agua. Se produce avanzando desde el exterior. se define como ambiente severo a aquellos ambientes húmedos con hielo de agua dulce y agentes de deshielo. Los sólidos disueltos en movimiento ocasionan la erosión en las paredes del canal. ni de los valores que se presentan en la Tabla 1 para distintos materiales de revestimiento. Velocidades permisibles.Sólidos disueltos. el desarrollo de vegetación y su obstrucción. d) Daño estructural . Tipo y resistencia de revestimiento Velocidad máxima(m/s) Mampostería de tabique 1. pero muy particularmente de la clase de terreno en donde están alojados. Los taludes se definen como la relación de la proyección horizontal a la vertical de la inclinación de las paredes laterales. no se generan esfuerzos en el concreto. Velocidades máximas permisibles en canales revestidos.4 Concreto 90 kg/cm2 2. por lo que durante el enfriamiento y la contracción consecuente tienden a producirse esfuerzos de tensión que.Cambios de temperatura Cuando el concreto se calienta aumenta de volumen y conforme se enfría tiende a recuperar su volumen original. c) Ángulo de reposo del talud en función del canal. Mientras más inestable sea el material.6 Concreto 130 kg/cm2 5.8 Fuente: BUREAU OF RECLAMATION: "Normas técnicas complementarias para el diseño y ejecución de obras e instalaciones hidráulicas. esto casi nunca sucede. al exceder la resistencia del concreto.4 Concreto 170 kg/cm2 6. La inclinación de las paredes laterales depende e-n cada caso particular de varios factores. sin embargo. Si la estructura no tiene restricciones para cambiar de volumen.8 Concreto 110 kg/cm2 4.TABLA l. (14) e) Inspección visual .4 Concreto 210 kg/cm2 7. lo agrietan. menor será el ángulo de inclinación de los taludes. Las acciones más comunes que pueden causarla son: Por abrasión hidráulica. Es de suma importancia ya que debido a ello se puede evaluar.Permite apreciar las condiciones reales de la estructura. (13) Agrietamientos . Una vez iniciado. La extensión del daño varía de acuerdo con la agresividad de la sustancia. que es uno de los deterioros más frecuentes. El fenómeno de cavitación ataca a la superficie del concreto expuestas al flujo de agua con muy alta velocidad en forma de picaduras. Por ataque químico. El daño se origina por el colapso de las burbujas de vapor ocasionado por lo cambios de presión y de velocidad del flujo de agua. Fisuración: Rotura en la masa de concreto que se manifiesta exteriormente con un desarrollo lineal. Desgaste generalizado en la superficie de concreto de estructuras en contacto con el flujo de agua que arrastra sólidos. Pueden manifestarse zonas en que el desgaste es mayor por el efecto de los grandes fragmentos arrastrados por el agua o por deficiencias en la calidad del concreto en lugares específicos. (14) Erosiones. se manifiesta por la pérdida de una capa superficial de configuración. espesor y extensión variables. el daño puede avanzar con gran rapidez hasta afectar todo el espesor del concreto en grandes zonas. (14) La erosión del concreto. evitar posibles accidentes debido a una falla que se presente en el elemento. Por cavitación. pero se manifiesta la tendencia al deterioro progresivo de todo el espesor del concreto si persiste el ataque por la desintegración paulatina de la matriz cementante. 5 Mayor de 60 Fuente: reglamento CIRSOC 201 (2012) . Grado de Sulfatos Magnesio pH Amonio ataque solubles (SO24 ) (Mg2+) (NH4) Mg/litro Mg/litro Mg/litro Moderado 150 a 1500 300 a 1000 6. Roturas que se producen debidos a que se generan esfuerzo (generalmente de tensión) superiores a los que el concreto puede resistir. la base de todas las acciones de conservación que pueden afectar de manera considerable al concreto. Rangos para la evaluación de la incidencia del concreto en contacto con el agua. entre otros.8. Por ejemplo: movimientos diferenciales de la estructura por asentamientos o hundimientos en el terreno.Cuando la fisura atraviesa de lado a lado el espesor de una pieza. diseño estructural inadecuado (indefinición de juntas). se convierte en grieta. Valores límites de sustancias agresivas en aguas de contacto con el concreto.5 a 4. TABLA 2. (14) Mantenimiento El mantenimiento es un aspecto muy importante en el tema de concreto.5 30 a 60 Muy fuerte Mayor de 10000 Mayor de 3000 Menor de 4.5 15 a 30 Fuerte 1500 a 10000 1000 a 3000 5. (14) Presencia de agentes biológicos.2. agentes agresivos o acciones que causen su deterioro. en particular algas.5 a 5. que afectan el aspecto estético del concreto. es probable que se alojen cultivos biológicos. Es decir consiste en la aplicación de medidas destinadas a protegerlo contra el deterioro prematuro debido al envejecimiento. En superficies húmedas de concreto. (14) 5. 5 4. durabilidad de estructuras de hormigón. grupo español de hormigón. Agente Agresivo Agresion Ligera Moderada Severa Muy severa Valor del PH 6. Efecto de la humedad relativa sobre la durabilidad del concreto y de las armaduras. dlU"abilidad de estructuras de hormigón (según recomendaciones de Cembureau). grupo español de hormigón. Clasificación de la agresividad del medio ambiente (por ataque químico). en función de las condiciones de exposición del concreto en contacto con el agua.5-4.TABLA 3.5-5. TABLA 5.5-4 Menor 4.5 5.0 Ión amonio (mg/1) 15-30 30-60 60-100 Mayor 100 Ión magnesio (mg/1) 100-300 300-1500 1500-3000 Mayor3000 Ión sulfato (mg/1) 200-600 600 -3000 3000-6000 Mayor6000 Sólidos disueltos 75-150 50-75 Menor 50 Menor 50 Fuente: Comisión IV. Humedad relativa Mecanismos de daño en el concreto efectiva Carbonatacio Ataque Corrosion de la quimico armadura n Carbonatado Con cloruros Muy baja ˂ 45% Ligero Minimo Minimo Minimo Baja 45 – 65% Alto Minimo Ligero Ligero Media 65 – 85% Medio Minimo Alto Alto Alta 85 – 98% Ligero Ligero Medio Alto Saturacion ˃ 98% Insignificante Alto Ligero Ligero Fuente: Comisión IV. . Nivel de la investigación de la tesis En general el estudio será del tipo descriptivo. Diseño de la Investigación. 6. La metodología a utilizar para el desarrollo adecuado del proyecto con fin de dar cumplimiento a los objetivos planteados es: Recopilación de antecedentes preliminares. análisis y validación de los datos existentes y de toda la información necesaria que ayude a cumplir con los objetivos del presente proyecto. la evaluación será del tipo visual descriptiva y personalizada. 6. Para la determinación de las muestras se tomara todos los paños que conforman entre las progresivas 0+000 y 1+000 del canal de riego del barrio de Puncu. Para el presente estudio.2. no experimental y de corte transversal Diciembre 2017. región Ancash. Este diseño se gráfica de la siguiente manera: 𝑀𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎 → 𝑂𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑐𝑖ó𝑛 → 𝐴𝑛á𝑙𝑖𝑠𝑖𝑠 → 𝐸𝑣𝑎𝑙𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 . METODOLOGÍA.1. El procesamiento de la información se efectuará de forma manual no se hará uso de ningún software.1.6. en esta etapa se realizará la búsqueda. en el distrito de Jangas.1. ordenamiento. provincia de Huaraz. Tipo de investigación Descriptivo y No experimental 6. Técnicas e Instrumentos de recolección de datos Se utilizara la Evaluación Visual y toma de datos a través de ficha técnica como instrumento de recolección de datos en la muestra según el muestreo establecido.5. Definición y operacionalización de variables CUADRO DE OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES 6.6. Cámara fotográfica digital. .4. La evaluación de la condición incluyo los siguientes aspectos: Equipo: Wincha metálica de 5 metros y 50 metros de lona para medir área y longitudes en general. GPS.