ACCION_DE_LOS_AGENTES_QUIMICOS_Y_FISICOS_SOBRE_EL_CONCRETO

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o 1mcyc Capítulo 4 Ataques químicos La mejor forma de garantizar una buena durabilidad del concreto consiste en una correcta elaboración del concreto, con unas materias primas adecuadas al uso, una correcta dosificación que asegure una elevada compacidad (baja relación a/c y elevado contenido de cemento) y una esmerada ejecución (adecuada puesta en obra y curado). Además, conociendo el entorno agresivo se pueden mejorar estas etapas. En el entorno se pueden encontrar los agentes agresivos tanto en disolución, como en los suelos o en el aire 10 . Las principales disoluciones, en cuanto a su agresividad para el concreto, son: aguas (puras, carbonatadas, marinas, residuales, industriales, etc ... ), disoluciones ácidas, básicas o salinas, alcoholes y azúcares. Los suelos son perjudiciales sólo si contienen compuestos que pueden formar disoluciones agresivas. En general, con relación al concreto se pueden diferenciar tres grupos importantes de suelos: suelos con sulfatos solubles, suelos pantanosos (pueden tener C02, K2SÜ4, sustancias orgánicas, etc ... ) y escombreras o basureros (con elevado contenido de ácidos y sulfuros). El aire contiene entre un 0,03 % y un 0,04 % de C02, pudiendo ser aún mayor en ambientes urbanos e industriales. Los gases procedentes de combustiones y procesos industriales pueden contener vapores ácidos (H2S04, HCI, HN03, 502, C02, SH2, ... ) que con la humedad de la atmósfera o del concreto forman, cuando se alcanza el punto de rocío, disoluciones más o menos ácidas que neutralizan la alcalinidad del concreto. La Figura 1 O presenta un esquema general de la acción de varios agentes agresivos en disoluciones acuosas sobre los componentes hidratados del cemento portland (tobermorita, portlandita y aluminatos de calcio hidratados). 10 Biczók, l. "Corrosión y protección del concreto", Ed. Urmo, 1972. A continuación se repasan, de forma resumida, los posibles ataques al concreto por los agentes agresivos más habituales, desde el punto de vista de las reacciones y compuestos a los que dan lugar. 4.1 Acción de los sulfatos · Los iones sulfato reaccionan con los aluminatos cálcicos hidratados del clínker de cemento portland formando la sal de Candlot o etringita (AFt) (3Ca0.A'203.3Ca504.32 H20) que es muy poco soluble en agua y provoca un gran aumento de volumen del orden del 250% en relación a los reactivos iniciales. Esta expansión produce grandes tensiones internas que, por lo general, no pueden ser ab~.orbidas por el material y desencadena una serie de fisuras y desprendimientos superficiales de material (Figura 11 ). Se pueden distinguir tres tipos de etringita: O primaria, que no produce daños; O secundaria, que se produce por una recristalización de etringita primaria; y O diferida (DEF), que produce daños por expansión conocidos como degradación por formación de etringita. Este tipo de DEF suele estar asociado al curado a altas temperaturas ya que por encima de 65°C se produce una disolución de la etringita que provocaría expansiones en su recristal ización 11 (Figura 12). La etringita primaria se produce en la hidratación del cemento portland, dependiendo su formación de la temperatura, alcalinidad del concreto y de las concentraciones de 11 Taylor H. F. W., "Delayed ettringite formation", Advances in Cement and Concrete, Eds. Grutzek and Sarkar, American Society of Civil Engineers, 1994. Acción de los agentes químicos y físicos sobre el concreto 15
o 1mcyc Ataques químicos TOBERMORITA Silicatos de calcio hidratados PORTLANDITA Hidróxido de calcio ALUMINATOS DE CALCIO HIDRATADOS Solubilidad en agua LIXIVIACIÓN Grupos Off NEUTRALIZACIÓN Formación de · compuestos más· estables que la portlandita Ácidos FORMACIÓN DE ÁCIDO SILÍCICO Dióxido de carbono CARBONATACIÓN Catión magnesio· (Il) FORMACIÓN DE BRUCITA Ácidos so~ Con iones sulfato cr Con iones cloruro Dióxido de carbono Con YESO Otros SULFATOS CaS042H20 + Portlandita + YESO • + Aluminatos hidratados Aluminatos hidratados Cloruro de Otros CLORUROS calcio + (CaCli) Portlandita • + (CaCli) aluminatos hidratados + aluminatos hidratados DISOLUCIÓN ETRINGITA ETRINGITA SALDE FRIEDEL SALDE FRIEDEL CARBONATACIÓN CaC0 3 (sólido) Figura 1 O. Esquema de la acción de varios agentes agresivos en disolución acuosa sobre los componentes hidratados del cemento portland. i 1 1 sulfatos y aluminatos. Con temperaturas superiores a 65°C se descompone y se forma monoaluminato tetracálcico liberándose iones sulfatos que se adsorben en el gel C-S-H; estos iones van a ser los que más adelante vuelvan a formar etringita (diferida) produciendo tensiones internas en la p~sta de cemento. Por otro lado, se ha encontrado que la etringita (secundaria) se puede formar en fisuras y poros sin que necesariamente cree tensiones. La formación de etringita cuando el concreto se encuentra en estado plástico no produce expansiones negativas para el concreto. Esta a su vez puede transformarse en monosulfato de calcio hidratado (4CaO.A1203.CaS04.12 H20). Cuando el contenido de iones sulfato supere los 600 mg/I en disolución o 3000 mg/kg en suelos, se recomienda el empleo de cementos con la característica de resistentes a sulfatos según la norma UNE 80303:1996. El sulfato proviene del yeso, anhidrita, etc., que se emplea como regulador de fraguado del cemento y de las materias primas. Además, los iones sulfato pueden provenir de distintas sales: sulfatos de calcio (yeso), sulfatos alcalinos, sulfato magnésico, etc. Por ejemplo, el sulfato sódico puede reaccionar con los iones calcio (11) de la fase acuosa produciendo yeso secundario que produce un aumento de volumen del 17,7% (solubilidad en agua de 2,2 gil a OºC). Este a su vez reaccionaría con el aluminato tricálcico para formar etringita expansiva. Por otro lado, el sulfato magnésico podría formar yeso secundario y brucita (Mg(OH)i) (Figura 13). 4.2 Acción de las sales de magnesio y.amonio Las sales magnésicas actúan sobre el concreto produciendo un intercambio iónico del ion Mg 2 + por el ion Ca 2 + presente en la fase líquida del concreto. Esto provoca una redisolución de la portlandita y de los hidratos cálcicos para mantener el equilibrio del calcio en disolución y, por tanto, se 1 16 Acción de los agentes químicos y físicos sobre el concreto
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