PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS AGREGADOS EN EL

CONCRETO

• Javier Angulo M

• Mario Díaz G

• Andrés Díaz N

INTRODUCCIÓN

• El concreto es un material pétreo artificial que se obtiene de la mezcla en determinadas proporciones, de pasta y agregados minerales.

• Los agregados son una parte fundamental del concreto, y, comúnmente, están sujetos a reacciones químicas y/o efectos indeseados en dicha mezcla.

Los agregados pueden contener sustancias perjudiciales, donde se pueden incluir:

-Esquisto.

-Oxido de Hierro.

-Carbón Mineral.

- Impurezas Orgánicas.

-Limo.

-Arcilla.

-Y otras Partículas Ligeras y Suaves.

REACCIONES

• REACCIONES ALCALI-AGREGADOS:

- Reacción Álcali-Sílice (RAS).

- Reacción Álcali-Carbonato (RAC).

• CARBONATACION

REACCIONES ALCALI-AGREGADOS

• Los agregados que contienen ciertos constituyentes pueden reaccionar con los Hidróxidos alcalinos en la Pasta de Cemento.

• Se presenta en dos formas:

- Álcali – Sílice

- Álcali - Carbonato

La ocurrencia del RAS no es tan común por las siguientes razones:

•Agregados Estables.

•Buenos registros de servicios.

•Concretos suficientemente secos.

•Álcalis Bajo.

•Expansión insignificante.

Erupción en la Superficie del Concreto.

Mancha de óxido de Hierro provocadas por impurezas en el agregado.

REACCION ALCALI-SILICE

Mecanismos de la RAS:

La reacción se puede visualizar en dos etapas:

1) Hidróxido alcalino + Gel de Sílice reactiva Gel Álcali-Sílice

2) Gel Álcali-Sílice + Humedad Expansión

SEGÚN EL BOLETIN 79 DE LA ICOLD:

Reacción 1: Reacción ácido-base, neutralización de los grupos silanol (Si-OH) por la solución alcalina con sosa cáustica NaOH = Na+ OH-: En primer lugar el grupo silanol reacciona con el OH-, y da como producto Si-O-, que al reaccionar con el Na+, produce un gel de silicato. Si-OH + OH- Si-O- + H2O Si-O- + Na+ gel de silicato (Si – ONa)

SEGÚN EL BOLETIN 79 DE LA ICOLD:

Reacción 2: Ataque de los puentes de siloxeno por la solución alcalina, lo que provoca una desintegración de la estructura y el paso de la sílice en solución al estado de iones positivos (H2SiO4).

Si - O - Si + 2 OH- Si – O- + -O - Si + H2O en solución H2SiO4

FACTORES QUE AFECTAN LA RAS

Para que la RAS ocurra, deben estar presentes las siguientes condiciones:

1. Una forma reactiva de Sílice en el agregado.

2. Una solución en el Poro altamente Alcalina (pH)

3. Humedad Suficiente.

Síntomas Visuales de la Expansión por RAS

Los Indicadores de RAS pueden ser:

- Red de grietas (fisuras).

- Juntas Cerradas o Lascadas.

-Desplazamiento relativo de diferentes partes de la estructura.

- Aparición de erupciones en superficie.

Fisuración del concreto debido a la reacción

álcali-agregado

Fisuración del concreto debido a la reacción

álcali-agregado

Erupciones causadas por RAS de partículas del tamaño de la arena.

Métodos de ensayo para identificar el Daño por RAS

• Es importante que se distinga entre la reacción y el daño resultante de la reacción.

• Verificar de la presencia de gel nocivo.

• El gel puede estar presente en las fisuras y/o como un anillo alrededor de las partículas de agregado.

Control de la RAS en el concreto nuevo

• La mejor manera de evitar la RAS es tomar las precauciones apropiadas antes de la colocación del concreto.

• Si la identificación histórica muestra que el agregado no es reactivo, no se necesitan requisitos especiales.

Identificación de los Agregados Potencialmente Reactivos.

El comportamiento histórico en campo es el mejor método para evaluarse la susceptibilidad de un agregado a la RAS.

VER TABLAS:

Materiales y Métodos para el control de las RAS.

El medio más eficiente para el control de la RAS, es el diseño de mezclas especiales.

• Uso de materiales cementantes suplementarios o cementos mezclados (adicionados).

- Ceniza Volante.

- Escoria Granulada.

- Humo de Sílice.

- Puzolanas Naturales.

• Uso de Cemento con bajo contenido de Álcalis, inferior al 0.60%.

• Uso de Aditivos a base de Litio.

• Ablandamiento con Caliza.

Expansión de la barra de mortero después de 14 días.

REACCION ALCALI-CARBONATO

Mecanismos de la RAC:

• Se observa en ciertas rocas Dolomíticas.

• La RAC es relativamente rara.

• Existe un potencial para la RAC Expansiva si se presentan las siguientes condiciones:

- Contenido de Arcilla entre el 5% y 25%.

- Relación entre calcita y dolomita aprox 1:1.

- Aumento en el volumen de la Dolomita hasta el punto que la textura entrelazada se vuelva un factor de restricción.

- Cristales dolomíticos discontinuos de pequeño tamaño dispersos en la matriz de arcilla.

DEDOLOMITIZACIÓN:

La dedolomitización, o ruptura de la dolomita se asocia con la RAC expansiva.

CaMgCO3 (dolomita) + solución de Hidróxido Alcalino MgOH2 (brucita) + CaCO3 + K2CO3 + Hidróxido Alcalino.

Métodos de Ensayo para la Identificación de los Daños

Normalmente son Usados tres Métodos:

• Examen Petrográfico (ASTM C 295).

• Método del Cilindro de Roca (ASTM C 586).

• Ensayo del Prisma de Concreto (ASTM C

1105).

Precauciones para evitar la RAC

• Cantera Seleccionada.

• Agregado mezclado de acuerdo al Apéndice de la ASTM 1105, o,

• Limitar el tamaño del Agregado.

El cemento de bajo contenido de álcalis y las Puzolanas no son muy efectivos en el control de la RAC

CARBONATACION

•La carbonatación reduce la alcalinidad del concreto.

•El concreto tiene un pH de 12 a 13.

•El concreto con un pH bajo es conocido como “concreto carbonatado”.

La carbonatación hace que el concreto pierda la capacidad de proteger el acero de la oxidación.

Carbonatación

Como retrasar el proceso de carbonatación

Se debe evitar lo siguiente:

• Mala dosificación del concreto

• Porosidad

• Puesta en obra que facilite su fisuración

• Recubrimientos de poco espesor

• Exposición a medios agresivos

Revestimientos Protectores

Propiedades:

• Impermeabilidad a los cloruros y al agua

• Buena adherencia

• Resistencia a la intemperie, el ataque quimico y la abrasión

• Resistencia a la difusión de gases (CO2, oxigeno y vapor de agua)

• Permeabilidad para facilitar la transpiración del concreto

Elementos de protección del concreto

• Pinturas anti-carbonatación

• Tratamiento hidrófugo del concreto

• Métodos electroquímicos anti-corrosión

• Pasivadores de la oxidación

Análisis con Fenolftaleína

• Para determinar la profundidad a la cual está la carbonatación en el concreto de una estructura, se puede realizar una prueba con fenolftaleína. Esta en realidad mide la acidez del concreto.