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problemas de cemento
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HidrataciónReacciones Expansivas
Cemento puzolanico
Problemas del Cemento Portland
Ravelo Jove Juan Miguel
Escuela Profesional de Ing. QuimicaUNSA
Presentaciones de No Metalicos, 2012
Ravelo Jove Juan Miguel Problemas del Cemento Portland
HidrataciónReacciones Expansivas
Cemento puzolanico
Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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HidrataciónReacciones Expansivas
Cemento puzolanico
Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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Componentes Basicos del Cemento
Silicato tricálcico (C3S) (Resistencia Temprana hasta los 28dias)Silicato dicálcico (C2S) (Resistencia Final)Aluminato tricálcico (C3A) (tiempo de fragüe y vulnerabilidada los sulfatos)Ferroaluminato tetracálcico (FAC4)(coloración del cemento ycierta vulnerabilidad a los sulfatos)
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Componentes Basicos del Cemento
Silicato tricálcico (C3S) (Resistencia Temprana hasta los 28dias)Silicato dicálcico (C2S) (Resistencia Final)Aluminato tricálcico (C3A) (tiempo de fragüe y vulnerabilidada los sulfatos)Ferroaluminato tetracálcico (FAC4)(coloración del cemento ycierta vulnerabilidad a los sulfatos)
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Componentes Basicos del Cemento
Silicato tricálcico (C3S) (Resistencia Temprana hasta los 28dias)Silicato dicálcico (C2S) (Resistencia Final)Aluminato tricálcico (C3A) (tiempo de fragüe y vulnerabilidada los sulfatos)Ferroaluminato tetracálcico (FAC4)(coloración del cemento ycierta vulnerabilidad a los sulfatos)
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Componentes Basicos del Cemento
Silicato tricálcico (C3S) (Resistencia Temprana hasta los 28dias)Silicato dicálcico (C2S) (Resistencia Final)Aluminato tricálcico (C3A) (tiempo de fragüe y vulnerabilidada los sulfatos)Ferroaluminato tetracálcico (FAC4)(coloración del cemento ycierta vulnerabilidad a los sulfatos)
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Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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Hidratación de una particula
Figure: Progreso de la Hidratación
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Hidratación de una particula
CnS + H2O → gelSCH + (OH)2Ca (1)
SCH es el responsable de la resistencia y la durabilidad.(OH)2Ca es poco resistente y vulnerable a ataques(sulfatos).(OH)2Ca proporciona un medio alcalino de pH = 12.5,protege de la corrosión del oxigeno y cloruros en el agua demar.
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Hidratación de una particula
CnS + H2O → gelSCH + (OH)2Ca (1)
SCH es el responsable de la resistencia y la durabilidad.(OH)2Ca es poco resistente y vulnerable a ataques(sulfatos).(OH)2Ca proporciona un medio alcalino de pH = 12.5,protege de la corrosión del oxigeno y cloruros en el agua demar.
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Hidratación de una particula
CnS + H2O → gelSCH + (OH)2Ca (1)
SCH es el responsable de la resistencia y la durabilidad.(OH)2Ca es poco resistente y vulnerable a ataques(sulfatos).(OH)2Ca proporciona un medio alcalino de pH = 12.5,protege de la corrosión del oxigeno y cloruros en el agua demar.
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Relación a/c
La resistencia de la pasta depende del grado de interrelaciónentre los productos de hidratación de las distintas partículasde cemento.a/c bajo, la interrelación es mucho más estrechay,consecuentemente, es de esperar que la resistencia seasuperior.a/c alto, las particulas se encuentran más alejadas entre si.a/c alto implica alta porosidad, permeabilidad y espacio parala formación de grandes cristales de (OH)2Ca lo cual facilitael ingreso por difusión de ciertas sustancias.
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Relación a/c
La resistencia de la pasta depende del grado de interrelaciónentre los productos de hidratación de las distintas partículasde cemento.a/c bajo, la interrelación es mucho más estrechay,consecuentemente, es de esperar que la resistencia seasuperior.a/c alto, las particulas se encuentran más alejadas entre si.a/c alto implica alta porosidad, permeabilidad y espacio parala formación de grandes cristales de (OH)2Ca lo cual facilitael ingreso por difusión de ciertas sustancias.
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Relación a/c
La resistencia de la pasta depende del grado de interrelaciónentre los productos de hidratación de las distintas partículasde cemento.a/c bajo, la interrelación es mucho más estrechay,consecuentemente, es de esperar que la resistencia seasuperior.a/c alto, las particulas se encuentran más alejadas entre si.a/c alto implica alta porosidad, permeabilidad y espacio parala formación de grandes cristales de (OH)2Ca lo cual facilitael ingreso por difusión de ciertas sustancias.
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Relación a/c
La resistencia de la pasta depende del grado de interrelaciónentre los productos de hidratación de las distintas partículasde cemento.a/c bajo, la interrelación es mucho más estrechay,consecuentemente, es de esperar que la resistencia seasuperior.a/c alto, las particulas se encuentran más alejadas entre si.a/c alto implica alta porosidad, permeabilidad y espacio parala formación de grandes cristales de (OH)2Ca lo cual facilitael ingreso por difusión de ciertas sustancias.
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Relación a/cagua/cemento
Figure: Composición de la pasta de cemento, en estado fresco yendurecido para diferentes relaciones a/c
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Introducción
Uno de los principales procesos de degradación del hormigón sonlas reacciones con los áridos que pueden provocar expansiones. Lasreacciones que se producen se clasifican en tres categorías según eltipo de árido:
Reacciones álcali – sílice (ASR)Reacciones álcali – carbonato (ACR)Ataque sulfático
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Introducción
Uno de los principales procesos de degradación del hormigón sonlas reacciones con los áridos que pueden provocar expansiones. Lasreacciones que se producen se clasifican en tres categorías según eltipo de árido:
Reacciones álcali – sílice (ASR)Reacciones álcali – carbonato (ACR)Ataque sulfático
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Introducción
Uno de los principales procesos de degradación del hormigón sonlas reacciones con los áridos que pueden provocar expansiones. Lasreacciones que se producen se clasifican en tres categorías según eltipo de árido:
Reacciones álcali – sílice (ASR)Reacciones álcali – carbonato (ACR)Ataque sulfático
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacciones álcali-silice
La reacción álcali-sílice se produce cuando la disoluciónalcalina de los poros del hormigón y los minerales silíceos dealgunos áridos reaccionan para formar un gel, que al embeberagua, aumenta de volumen.La expansión viene causada por la presión osmótica. Los gelesde silicato alcalino pueden ejercer grandes presiones deimbibición durante el proceso expansivo, mayores que laresistencia a tracción del hormigón.las reacciones que se producen son principalmente dos, y lohacen simultáneamente:
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacciones álcali-silice
La reacción álcali-sílice se produce cuando la disoluciónalcalina de los poros del hormigón y los minerales silíceos dealgunos áridos reaccionan para formar un gel, que al embeberagua, aumenta de volumen.La expansión viene causada por la presión osmótica. Los gelesde silicato alcalino pueden ejercer grandes presiones deimbibición durante el proceso expansivo, mayores que laresistencia a tracción del hormigón.las reacciones que se producen son principalmente dos, y lohacen simultáneamente:
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacciones álcali-silice
La reacción álcali-sílice se produce cuando la disoluciónalcalina de los poros del hormigón y los minerales silíceos dealgunos áridos reaccionan para formar un gel, que al embeberagua, aumenta de volumen.La expansión viene causada por la presión osmótica. Los gelesde silicato alcalino pueden ejercer grandes presiones deimbibición durante el proceso expansivo, mayores que laresistencia a tracción del hormigón.las reacciones que se producen son principalmente dos, y lohacen simultáneamente:
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacciones álcali-siliceReacciones Simultaneas
Reaccion 1Reacción ácido-base, neutralización de los grupos silanol (Si-OH)por la solución alcalina con sosa cáustica NaOH = Na+ OH-:
Si − OH + OH− → Si − O− + H2O (2)
En primer lugar el grupo silanol reacciona con el OH-, y da comoproducto Si-O-, que al reaccionar con el Na +, produce un gel desilicato.
Si − O− + Na+ → gel de silicato(Si − ONa) (3)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacciones álcali-siliceReacciones Simultaneas
Reaccion 2Ataque de los puentes de siloxeno(Si6O3H6) por la soluciónalcalina, lo que provoca una desintegración de la estructura y elpaso de la sílice en solución al estado de iones positivos (H2SiO4).
Si − O − Si + 2OH− → Si − O− +− O − Si + H2O (4)
Para que la reacción además produzca fisuración y expansión serequiere que las cantidades tanto de sílice reactiva como de álcalisdisponibles, sean significativas y que el agua provenga de unafuente externa.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Equilibrio
Se establece el equilibrio bien porque la reacción se ha completado,bien porque se da el equilibrio físico:
Caso 1: la expansión cesa cuando ya no hay agua disponibleCaso 2: la expansión se estabiliza cuando se reduce toda lasílice disponibleCaso 3: la concentración de metal alcalino o la de iónhidroxilo se reduce a un nivel umbral
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Equilibrio
Se establece el equilibrio bien porque la reacción se ha completado,bien porque se da el equilibrio físico:
Caso 1: la expansión cesa cuando ya no hay agua disponibleCaso 2: la expansión se estabiliza cuando se reduce toda lasílice disponibleCaso 3: la concentración de metal alcalino o la de iónhidroxilo se reduce a un nivel umbral
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Equilibrio
Se establece el equilibrio bien porque la reacción se ha completado,bien porque se da el equilibrio físico:
Caso 1: la expansión cesa cuando ya no hay agua disponibleCaso 2: la expansión se estabiliza cuando se reduce toda lasílice disponibleCaso 3: la concentración de metal alcalino o la de iónhidroxilo se reduce a un nivel umbral
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Equilibrio
Se establece el equilibrio bien porque la reacción se ha completado,bien porque se da el equilibrio físico:
Caso 1: la expansión cesa cuando ya no hay agua disponibleCaso 2: la expansión se estabiliza cuando se reduce toda lasílice disponibleCaso 3: la concentración de metal alcalino o la de iónhidroxilo se reduce a un nivel umbral
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Equilibrio
Figure: EquilibrioRavelo Jove Juan Miguel Problemas del Cemento Portland
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gel
Como la expansión causada por la ASR se debe a lastensiones inducidas por el crecimiento del gel al absorber elfluido intersticial, ésta dependerá del volumen deconcentración del gel, de su velocidad de crecimiento y de suspropiedades físicas.Si la velocidad de crecimiento es lenta, las fuerzas internas sedisipan por la migración del gel a través del hormigón,mientras que si la velocidad es relativamente rápida, lasfuerzas internas pueden llegar a un nivel en el que puedenocasionar fisuras y la expansión del hormigón.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gel
Como la expansión causada por la ASR se debe a lastensiones inducidas por el crecimiento del gel al absorber elfluido intersticial, ésta dependerá del volumen deconcentración del gel, de su velocidad de crecimiento y de suspropiedades físicas.Si la velocidad de crecimiento es lenta, las fuerzas internas sedisipan por la migración del gel a través del hormigón,mientras que si la velocidad es relativamente rápida, lasfuerzas internas pueden llegar a un nivel en el que puedenocasionar fisuras y la expansión del hormigón.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gel
Como la expansión causada por la ASR se debe a lastensiones inducidas por el crecimiento del gel al absorber elfluido intersticial, ésta dependerá del volumen deconcentración del gel, de su velocidad de crecimiento y de suspropiedades físicas.Si la velocidad de crecimiento es lenta, las fuerzas internas sedisipan por la migración del gel a través del hormigón,mientras que si la velocidad es relativamente rápida, lasfuerzas internas pueden llegar a un nivel en el que puedenocasionar fisuras y la expansión del hormigón.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gelNiveles
Nivel 1: el gel crece induciendo tensiones internas, pero no se danmicrofisuras.Nivel 2: las tensiones inducidas son lo suficientemente grandespara causar microfisuras en la proximidad de las partículasreactivas, sólo ocurre una expansión insignificanteNivel 3: el gel migra hacia algunas microfisuras y hay un lentofortalecimiento de la fuerzas internasNivel 4: las fuerzas internas inducidas alrededor del gel que llenalas microfisuras son lo suficientemente grandes para causarmicrofisuras extensivas y se pueden producir grandes expansiones
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gelNiveles
Nivel 1: el gel crece induciendo tensiones internas, pero no se danmicrofisuras.Nivel 2: las tensiones inducidas son lo suficientemente grandespara causar microfisuras en la proximidad de las partículasreactivas, sólo ocurre una expansión insignificanteNivel 3: el gel migra hacia algunas microfisuras y hay un lentofortalecimiento de la fuerzas internasNivel 4: las fuerzas internas inducidas alrededor del gel que llenalas microfisuras son lo suficientemente grandes para causarmicrofisuras extensivas y se pueden producir grandes expansiones
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gelNiveles
Nivel 1: el gel crece induciendo tensiones internas, pero no se danmicrofisuras.Nivel 2: las tensiones inducidas son lo suficientemente grandespara causar microfisuras en la proximidad de las partículasreactivas, sólo ocurre una expansión insignificanteNivel 3: el gel migra hacia algunas microfisuras y hay un lentofortalecimiento de la fuerzas internasNivel 4: las fuerzas internas inducidas alrededor del gel que llenalas microfisuras son lo suficientemente grandes para causarmicrofisuras extensivas y se pueden producir grandes expansiones
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gelNiveles
Nivel 1: el gel crece induciendo tensiones internas, pero no se danmicrofisuras.Nivel 2: las tensiones inducidas son lo suficientemente grandespara causar microfisuras en la proximidad de las partículasreactivas, sólo ocurre una expansión insignificanteNivel 3: el gel migra hacia algunas microfisuras y hay un lentofortalecimiento de la fuerzas internasNivel 4: las fuerzas internas inducidas alrededor del gel que llenalas microfisuras son lo suficientemente grandes para causarmicrofisuras extensivas y se pueden producir grandes expansiones
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Expansión del gelNiveles
Figure: Modelos posibles de inducirse fisuras
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
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1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacción Alcali-Carbonato ACRLa reacción álcali - carbonato se da en hormigones que tienenrocas carbonatadas como áridos. Hay dos clases de reaccionesálcali-carbonato:
En la primera, las rocas carbonatadas reaccionan con losálcalis presentes en los poros del hormigón produciendoexpansiones y fisuraciones nocivas,En la segunda, las zonas periféricas de las partículas de áridoen contacto con la pasta de cemento, se modifican,desarrollándose bordes sobresalientes entre la partícula y lapasta alterada que la rodea. (No nocivo)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacción Alcali-Carbonato ACRLa reacción álcali - carbonato se da en hormigones que tienenrocas carbonatadas como áridos. Hay dos clases de reaccionesálcali-carbonato:
En la primera, las rocas carbonatadas reaccionan con losálcalis presentes en los poros del hormigón produciendoexpansiones y fisuraciones nocivas,En la segunda, las zonas periféricas de las partículas de áridoen contacto con la pasta de cemento, se modifican,desarrollándose bordes sobresalientes entre la partícula y lapasta alterada que la rodea. (No nocivo)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Reacción Alcali-Carbonato ACRLa reacción álcali - carbonato se da en hormigones que tienenrocas carbonatadas como áridos. Hay dos clases de reaccionesálcali-carbonato:
En la primera, las rocas carbonatadas reaccionan con losálcalis presentes en los poros del hormigón produciendoexpansiones y fisuraciones nocivas,En la segunda, las zonas periféricas de las partículas de áridoen contacto con la pasta de cemento, se modifican,desarrollándose bordes sobresalientes entre la partícula y lapasta alterada que la rodea. (No nocivo)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Desdolomitación
Es la reacción del carbonato cálcico y magnésico con una soluciónalcalina dando como producto la brucita y la regeneración dehidróxido alcalino según las siguientes reacciones:
Reacciones
CaMg(CO3)2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + CaCO3 + Na2CO3 (5)
CaMg(CO3)2+2NaOH+5H2O → CaNa2(CO3)25H2O+Mg(OH)2(6)
Regeneración del ión álcali (por ejemplo, NaOH):
Na2CO3 + Ca(OH)2 → 2NaOH + CaCO3 (7)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Desdolomitación
Al formarse Mg (OH) 2, que es un producto relativamenteinsoluble, se produce un debilitamiento de la unión pastacemento y una zona porosa alrededor del árido con lo que elagua puede penetrar fácilmente.La regeneración del ión álcali en solución hace que ladesdolomitización sea un proceso continuo que puede afectara grandes cantidades de árido.Se proponen una reacción de desdolomitización en la que nointervienen los cationes alcalinos.
CaMg(CO3)2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 (8)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Desdolomitación
Al formarse Mg (OH) 2, que es un producto relativamenteinsoluble, se produce un debilitamiento de la unión pastacemento y una zona porosa alrededor del árido con lo que elagua puede penetrar fácilmente.La regeneración del ión álcali en solución hace que ladesdolomitización sea un proceso continuo que puede afectara grandes cantidades de árido.Se proponen una reacción de desdolomitización en la que nointervienen los cationes alcalinos.
CaMg(CO3)2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 (8)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Desdolomitación
Al formarse Mg (OH) 2, que es un producto relativamenteinsoluble, se produce un debilitamiento de la unión pastacemento y una zona porosa alrededor del árido con lo que elagua puede penetrar fácilmente.La regeneración del ión álcali en solución hace que ladesdolomitización sea un proceso continuo que puede afectara grandes cantidades de árido.Se proponen una reacción de desdolomitización en la que nointervienen los cationes alcalinos.
CaMg(CO3)2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2 + 2CaCO3 (8)
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Factores que afectan a la ReacciónAlcalinidad
El aumento de la alcalinidad provoca un aumento en lavelocidad de la reacción.A temperatura ambiente, se produce una ligera disminuciónde la velocidad de la reacción con el aumento de la alcalinidadmientras que a 75oC , la cinética de la reacción aumenta amedida que lo hace la alcalinidad.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Factores que afectan a la ReacciónAlcalinidad
El aumento de la alcalinidad provoca un aumento en lavelocidad de la reacción.A temperatura ambiente, se produce una ligera disminuciónde la velocidad de la reacción con el aumento de la alcalinidadmientras que a 75oC , la cinética de la reacción aumenta amedida que lo hace la alcalinidad.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Factores que afectan a la ReacciónTamaño del Árido
Rodeadas de una interfase porosa y flexible, las partículas máspequeñas contribuyen menos a la expansión del hormigón quelos áridos más grandes.Si la porosidad de la interfase se reduce, se produce el efectocontrario.La fisuración y expansión se dan únicamente en las calizasdolomíticas arcillosas.El mayor potencial expansivo de los áridos se produce cuandola relación calcita - dolomita es de 1:1.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Factores que afectan a la ReacciónTamaño del Árido
Rodeadas de una interfase porosa y flexible, las partículas máspequeñas contribuyen menos a la expansión del hormigón quelos áridos más grandes.Si la porosidad de la interfase se reduce, se produce el efectocontrario.La fisuración y expansión se dan únicamente en las calizasdolomíticas arcillosas.El mayor potencial expansivo de los áridos se produce cuandola relación calcita - dolomita es de 1:1.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Factores que afectan a la ReacciónTamaño del Árido
Rodeadas de una interfase porosa y flexible, las partículas máspequeñas contribuyen menos a la expansión del hormigón quelos áridos más grandes.Si la porosidad de la interfase se reduce, se produce el efectocontrario.La fisuración y expansión se dan únicamente en las calizasdolomíticas arcillosas.El mayor potencial expansivo de los áridos se produce cuandola relación calcita - dolomita es de 1:1.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Contenido
1 HidrataciónComponentes Basicos del CementoHidratación perse
2 Reacciones ExpansivasIntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
3 Cemento puzolanico
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
MecanismoGeneral
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoConcentración de Sulfatos
Expansión del hormigón por cristalización de sales complejas, quetiene origen en dos reacciones químicas:
Reacción con el aluminato tricálcico hidratado para formaretringita que causa la expansión del hormigón. El hormigónfisura, provocando disgregación final del material al penetrarel agua fácilmente.La formación de yeso como resultado de las reacciones deintercambio de cationes también puede producir expansiones(aumento de volumen del 125%), aunque el deterioro delhormigón por formación de yeso se debe a un proceso quesupone una reducción de la resistencia y rigidez, seguido deexpansión y fisuración y la transformación del material en unamasa sin cohesión.
Ravelo Jove Juan Miguel Problemas del Cemento Portland
HidrataciónReacciones Expansivas
Cemento puzolanico
IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoConcentración de Sulfatos
Expansión del hormigón por cristalización de sales complejas, quetiene origen en dos reacciones químicas:
Reacción con el aluminato tricálcico hidratado para formaretringita que causa la expansión del hormigón. El hormigónfisura, provocando disgregación final del material al penetrarel agua fácilmente.La formación de yeso como resultado de las reacciones deintercambio de cationes también puede producir expansiones(aumento de volumen del 125%), aunque el deterioro delhormigón por formación de yeso se debe a un proceso quesupone una reducción de la resistencia y rigidez, seguido deexpansión y fisuración y la transformación del material en unamasa sin cohesión.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoConcentración de Sulfatos
Expansión del hormigón por cristalización de sales complejas, quetiene origen en dos reacciones químicas:
Reacción con el aluminato tricálcico hidratado para formaretringita que causa la expansión del hormigón. El hormigónfisura, provocando disgregación final del material al penetrarel agua fácilmente.La formación de yeso como resultado de las reacciones deintercambio de cationes también puede producir expansiones(aumento de volumen del 125%), aunque el deterioro delhormigón por formación de yeso se debe a un proceso quesupone una reducción de la resistencia y rigidez, seguido deexpansión y fisuración y la transformación del material en unamasa sin cohesión.
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoFuente de iones Sulfato
Según el sulfato con que nos encontremos, se dará una u otrareacción:Sulfato cálcico: reacciona con el aluminato de de calcio hidratadoy se origina etringita:3(CaSO42H2O) + 3CaOAl2O36H2O + 19H2O →3CaOAl2O33CaSO431H2OSulfato de sodio reacciona con la portlandita dando yesosecundario:Ca(OH)2 + Na2SO410H2O → CaSO42H2O + 2NaOH + 8H2O
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoFuente de iones Sulfato
También se produce la reacción con aluminato tricálcico hidratado,con formación de etringita:3(Na2SO410H2O) + 3CaOAl2O312H2O →3CaOAl2O33CaSO431H2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH + 17H2OSulfato de magnesio: reacciona con la portlandita dandohidróxido de magnesio (que forma una capa protectora delhormigón) y yeso secundario, para formar a continuación etringita:Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O → CaSO42H2O + Mg(OH)23(CaSO42H2O) + 3CaOAl2O36H2O + 19H2O →3CaOAl2O33CaSO431H2O
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoFuente de iones Sulfato
En el ataque por sulfato de sodio, el hidróxido de sodio resultantegarantiza el mantenimiento de una alta alcalinidad en el material,lo que es esencial para la estabilidad de los compuestos de silicatohidratados. En cambio, el ataque del sulfato de magnesio esrelativamente insoluble y poco alcalino, reduciendo la estabilidadde los compuestos de silicato hidratados y permitiendo quecontinúe el ataque por la solución ácida:3MgSO4 + 3CaOSiO23H2O + 8H2O →3(CaSO42H2O) + 3Mg(OH)2 + 2SiO22H2O
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoFuente de iones Sulfato
En este caso, se trata de una reacción del segundo tipo: se originaun deterioro en la cohesión de los productos de hidratación de lapasta del cemento. Asimismo, el agua que contiene eseminentemente agresiva dado que la solubilidad de esta sal es muyelevada.Sulfuro de Hierro Oxidación de los sulfuros:
Pirita y/o pirrotina + O2 + H2O → FeSO4 + H2SO4
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IntroducciónReacciones álcali-silice ASRReacción Alcali-Carbonato ACRAtaque Sulfático
Ataque SulfáticoFuente de iones Sulfato
Ataque por SulfátosFeSO4 + Ca(OH)2 + 2H2O → CaSO42H2O + Fe(OH)2H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO42H2O3(CaSO42H2O) + 3CaOAl2O36H2O + 19H2O →3CaOAl2O33CaSO431H2OLa expansión producida por la reacción de oxidación supone tansolo un 13% de la expansión total. Si el ataque sulfático se da enpresencia de carbonatos bajo condiciones de elevada humedad ytemperaturas de entre 0 y 10oC , y el contenido de Al2O3 de losaluminatos iniciales del cemento está entre 0,4 y 1,0%, puedeformarse CaSiO3CaCO3CaSO415H2O (thaumasita), conconsecuencias peores que la formación de etringita, porque ataca alsilicato cálcico hidratado, lo que puede desintegrar completamenteel hormigón endurecido.
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Cemento puzolanico
Cemento puzolanico
CnS + H2O → gelSCH + (OH)2Ca (9)
SiO2 + (OH)2Ca + H2O → gelSCH (10)
Donde el SiO2 lo aporta la puzolana y el (OH)2Ca es elsubproducto generado durante la hidratación primaria. Podráobservarse que durante la hidratación de las puzolanas no haygeneración de (OH)2Ca por lo cual es de esperar que los cementosu hormigones que poseen estas adiciones presenten mayorresistencia final y durabilidad que los elaborados con cementos“puros” ya que el (OH)2Ca tiene muy baja resistencia estructural.
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