Instituto de Qumica

Pontificia Universidad Catlica de ValparasoInstituto de Qumica

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INFORME TCNICO Laboratorio n 6

HormigonesAlumnos :Katherine Ariz.Daniela Daz.Boronn Tapia.

Profesor(a) Gua:Rosa Vera.

Ayudante:Andrs Daz Elizabeth Olave.

Fecha:30 de Octubre de 2014

Curso:Qumica de los MaterialesQUI 395

1) IntroduccinEl hormign es un material compuesto utilizado a gran escala a nivel estructural en construccin de edificios, pavimentos, etc. Est constituido principalmente por: un aglomerante, generalmente cemento, el cual por medio de una reaccin de hidratacin con agua forma una mezcla que le confiere al hormign su fraguado y endurecimiento y por ltimo el rido (silceo, calizo, grantico) el cual no tiene una participacin directa en la reaccin. Producto de la mezcla de estos tres ingredientes (cemento, agua y ridos) se forma una pasta moldeable y que tiene propiedades adhesivas, el responsable de esta propiedad es el silicato clcico hidratado (S-C-H) y de acuerdo a las cantidades de cada componente de la mezcla es que existe una amplia variedad de hormigones.Una de las principales cualidades de este material es su resistencia a los esfuerzos de compresin, sin embrago no tiene buen comportamiento frente a otras tipos de esfuerzos como son la flexin, la traccin, etc. Para mejorar estas falencias en el hormign, se introdujeron barras de acero, y se form el hormign armado, este s puede soportar esfuerzos cortantes y de traccin de barras, gracias a las estructuras de fierro, cuales quedan comprimidas al fraguar, y en donde las tracciones que surgiran para resistir las acciones externas, se convierten en descompresiones de las partes anteriormente comprimidas, ayudando an ms a la estructura. Las proporciones de cada uno de sus constituyentes de este material (tipo de hormign, aditivos, disposicin del acero) sern de acuerdo a las funciones estructurales y condiciones ambientales a las cuales estar sometido. Una buena dosificacin y manipulacin de los elementos de obra hacen del hormign un material ideal para la construccin, ya que es resistente, casi impermeable, de larga duracin, moldeable, y requiere poco mantenimiento, por lo que tiene diversas aplicaciones.

2) Objetivos

2.1.- Objetivo general. Determinar los factores que afectan al Hormign, mediante estudios qumicos y fsicos.2.2.- Objetivo Especfico. Determinacin de Cloruros presentes en Hormign Determinacin de a absorcin total que presenta el Hormign Determinar el

3) Procedimiento 3.1. Materiales Utilizados3.2. ProcedimientoDicromato potsico.Fenolftalena.Agua destilada.

Balanza Granataria.Papel pH.Probeta de Hormign (2).

3.2.1. Absorcin total:Se registr la masa de dos probetas de hormign completamente secas.Se sumergieron las probetas en un recipiente con agua quedando completamente cubiertas y se dejaron ah por 30 minutos.Despus de 30 minutos, se retiraron las probetas del recipiente y se secaron con toallas de papel el agua que qued en la superficie y se masaron nuevamente. Se sumergieron nuevamente las probetas en el recipiente de agua, esta vez por 15 minutos y se registr su valor, este paso se realiz nuevamente pero por un tiempo de 10 minutos.3.2.2. Identificacin de Cl- en hormign (demostrativo):Se tom un trozo de hormign, sobre el cual se agreg por atomizacin una solucin de AgNO3 por toda la superficie. Se agreg sobre el mismo hormign una solucin de K2CrO4.Se observ lo que ocurra por unos minutos y luego se registraron los cambios de tonalidades en determinadas zonas.3.2.3. Carbonatacin de hormign (demostrativo):Se tom un trozo de hormign, sobre el cual se agreg por atomizacin una solucin de fenolftalena, indicador cido-base.Se observ lo que ocurra por unos minutos y luego se registraron los cambios de tonalidades. 4) ObservacionesSe observa cambio de coloracin de incoloro a rojo y formacin de precipitado color blanco al momento de identificar Cl- en el hormign.Se observa un cambio de coloracin de incoloro a rosado en el proceso de carbonatacin de hormign, indicando un pH alcalino.5) ResultadosTabla 1: Masa de la probeta en funcin del tiempoProbeta 1Probeta 2

0 minutos272,96 g.329,15 g.

30 minutos281,44 g.330,80 g.

45 minutos282,15 g.330,91 g.

55 minutos282,42 g.331,19 g.

% Absorci total para la probeta 1

% Absorcin total para la probeta 2

6) Discusiones 6.1. Porcentaje de Absorcin total El hormign es un material compuesto o aglomerado constituido por pasta de cemento endurecida que liga o une al rido o agregados inertes que forman un esqueleto mineral. En algunos casos, dependiendo de las condiciones de diseo del material, puede contener pequeas cantidades de aire, aditivos o adiciones para modificar algunas de sus propiedades.La pasta de cemento, como aglomerante es la principal responsable de las propiedades mecnicas y fsicas del hormign. Desde el punto de vista de la impermeabilidad, la pasta de cemento juega un importante rol en la mezcla, ya que es la matriz que une los elementos del esqueleto granular entre s, llenando los huecos entre las partculas de rido, produciendo su aglomeracin. Luego, al endurecer, los huecos entre los granos de ridos quedan tapados, reduciendo as la porosidad capilar en la matriz de la pasta de cemento, logrando una mayor impermeabilidad.Mediante la tcnica de absorcin total se determin la capacidad del hormign para absorber agua por medio de los poros presentes en sus estructura, de esto ltimo podemos deducir que la capacidad de absorcin de cada material, ya que depender directamente del grado de porosidad que este posea y el tamao de los poro. A medida que el tamao de las porosidades aumenta, mayor ser su absorcin total.La absorcin de un material se puede relacionar directamente con su vida til, debido a que el agua que entra, por capilaridad, en la estructura se llega a encontrar contaminada ya sea con sales disueltas o alguna otra sustancia qumica, esto puede ir deteriorando la estructura hasta un punto donde ya no sea estable y se produzca una ruptura del material. El hormign se ve sujeto a mltiples discontinuidades, entre ellas la porosidad, siendo algunas de sus causas: Capilares, producto de la interfase entre los distintos componentes. El contenido de aire que se incorpora en el hormign. La estructura interna de los ridos. El insuficiente relleno de los huecos que se forman entre los ridos. La evaporacin del agua de amasado, y que no participa en la hidratacin de los granos de cemento (conglomerante).Considerando que el porcentaje de absorcin mxima permitido para el hormign corresponde a un 5,5%, y en la prctica se obtuvo un 3,47% y 0,62% para la probeta 1 y la probeta 2, respectivamente. Se entiende que el hormign que se utiliz no ha de tener un grado de porosidad alto o bien los poros que posee en su estructura no son de gran tamao, a pesar de ello y segn los datos obtenidos, se observa una marcada diferencia porcentual entre la probeta 1 y la probeta 2, siendo la probeta 2 la que presenta una mejor impermeabilidad frente al agua. Esto se puede atribuir a un menos nmero de poros en su estructura, comparativamente hablando, con respecto a la probeta 1. A pesar de lo anterior, el porcentaje de absorcin total obtenido para la probeta 1 y la probeta 2 son porcentajes aceptables frente a lo establecido por la norma. Sin embargo, este porcentaje no 100% confiable ya que la prueba no se realiz en un intervalo de tiempo suficiente para cuantificar con mayor certeza el porcentaje de absorcin total, como lo establece la Norma Chilena de ensayo NCh 1117 y NCCh 1239.6.2. Identificacin de Cl- en el hormignLa pieza de hormign analizada fue sometida a un tratamiento acelerado de solucin salina para simular una exposicin a un ambiente marino.El motivo de utilizar AgNO3 es que el ion plata reacciona rpida y selectivamente con el ion cloruro para formar un precipitado blanco, el cual est dado por la siguiente reaccin:

Esta reaccin posee un Kps de 1,56 x 10-10 a 25 C, lo cual indica por su bajo orden de magnitud, que es una reaccin con una gran tendencia hacia la formacin de productos, por lo cual el tiempo de reaccin es prcticamente inmediato a la vista.El indicador usado fue una solucin de K2CrO4 la cual es de un color amarillo. El fin de este indicador es reaccionar con el exceso de plata que quedo por la limitada cantidad de cloruros presentes en el material, de forma que al reaccionar todo el cloruro, el ion cromato reacciona con el ion plata sobrante para formar un precipitado de color rojo ladrillo bastante intenso. La reaccin est definida por la siguiente ecuacin:

El Kps de esta reaccin es de 9,0 x10-12 muy cercano al del cloruro de plata, pero al ser de un orden de magnitud menor, asegura que siempre ocurrir la primera reaccin antes de que ocurra esta ltima, y as, solo se formar el precipitado rojo cuando ya no quede ion cloruro en la matriz.En ambientes marinos, sobre todo en la zona splash, que es la zona de la estructura en donde golpea el oleaje marino se provoca una secuencia de depsitos de cloruros provenientes del mar en los pequeos poros que posea el material. Esto va avanzando progresivamente a travs de hormign hasta llegar a la enferradura, luego con los prximos oleajes estos depsitos se van concentrando y la misma humedad que queda funciona como electrolito. Adems de no ser un rea totalmente sumergida, es que por accin del aire, esta superficie seca y permite el ingreso de oxgeno, lo que finalmente provoca la corrosin en la enferradura, y posteriormente un desprendimiento del hormign por efecto de volumen de los productos de corrosin.En este caso, pieza estudiada se sumergi exceptuando la cara superior del bloque para as ver el avance de los iones cloruros por el material. Al momento de agregar los reactivos, se observa en esta cara superior que en los bordes se forma una mayor cantidad de precipitado blanco, mientras que en el centro hay una formacin de precipitado rojo. Esto coincide en la forma de difusin del cloruro a travs del hormign, ya que siempre las mayores concentraciones de cloruro se encontrarn en los permetros de la pieza y con el tiempo va incrementando hacia el interior.6.3 Carbonatacin de Hormign.Hay que recordar que los hormigones de buena calidad poseen un pH que va de 10 a 12, esto se debe principalmente a la cantidad de Ca(OH)2 presente en el material, pero cabe recalcar que tambin existen otros tipos de hidrxido como el de aluminio, que permite obtener un grado de alcalinidad en el hormign. La importancia de esta condicin es simplemente potenciar el carcter protector sobre la enferradura. A pH muy cidos, la corrosin se hace presente en las piezas de acero internas de las estructuras.El principal agente que decrece la alcalinidad del hormign es el CO2 atmosfrico. Este es un gas es un oxido bastante acido, y esto es fcil de evidenciar. Si se hace burbujear este gas en agua, el pH decrece bastante rpido, debido a la formacin de cido carbnico. En el hormign ocurre una reaccin cido base, en donde obviamente el CO2 es el cido, y el hidrxido de calcio es la base.

Necesariamente esta reaccin necesita realizarse en medio acuoso, por lo que se requiere un mnimo de humedad para que el dixido de carbono forme el cido correspondiente.Este gas se difunde lentamente a travs de la porosidad del hormign, por lo que un material ms poroso tendr daos estructurales en menor tiempo en comparacin al hormign menos poroso. En ciudades como Santiago, en donde existe una gran cantidad de emanacin de dixido de carbono, las edificaciones poseen una vida menor si no se le realizan trabajos de proteccin adecuados.La formacin de carbonato puede ayudar a frenar el avance de dixido de carbono, ya que hace que la estructura se vuelva mucho ms compacta, pero es una proteccin mnima en comparacin a la que se logra con un hormign mucho ms compacto.En laboratorio se utiliz una solucin de fenolftalena el cual es un indicador acido base, que a pH sobre 7 y de alta alcalinidad adquiere una coloracin rosada intensa, mientras que a pH cidos, la solucin permanece incolora. La pieza de estudio se denomina testigo, la cual es una pieza cilndrica que se extrae tras taladrar una estructura. Esta pieza permite el anlisis de distintos componentes a distintas profundidades de la estructura. Lo ideal es ir cortando pequeos discos de este cilindro e ir evaluando su alcalinidad con la solucin de fenolftalena, y por lo general la alcalinidad aumenta hacia el interior, por lo que mientras ms se acerca al extremo final de la probeta, ms intenso es el color rosado que se evidencia. Experimentalmente esto no se pudo lograr por la falta de herramientas para cortar la probeta, pero de todas formas se agreg solucin indicador a todo el testigo. Los resultados concuerdan con los comportamientos de difusin del CO2, en donde el rosado ms intenso se observ en el centro de una de las caras del cilindro, mientras que la superficie externa no presentaba mayor coloracin. Otra forma de analizar la alcalinidad, fue pulverizar el hormign y adicionar la solucin indicador para ver su alcalinidad, la cual fue alta. Este proceso tambin se puede ir realizando por secciones del testigo, y adems de realizar una valoracin acido base para cuantificar exactamente la cantidad de hidrxido que posee el hormign.7) ConclusinCon esta prctica fue posible demostrar el comportamiento del hormign frente a diversos agentes externos, de tal manera de representar los diversos ambientes a los que estn sometidas las estructuras de este tipo.Entendiendo que el hormign es un material que vara de acuerdo a su composicin, ya que las proporciones de los constituyentes (arena, agua, cemente, aditivos, estructuras de fierro, etc.) dependern de la funcin estructural que se le quiere dar. Pues este compuesto est sometido a variadas tensiones que si sobrepasan su capacidad podran producir fracturas, primero de origen local y posteriormente propagarse afectando la seguridad de la estructura y tambin de los usuarios de este material. Por medio de la experiencia es posible concluir que la duracin del material depende del ambiente en el cual se encuentre y que tambin existen medidas de proteccin, como la pintura, que podran ayudar a prolongar la vida til de una estructura, disminuyendo la velocidad del proceso de corrosin en este material compuesto.8) RecomendacionesMedir la absorcin total de la probeta tapando las caras con una resina o pintura, ya que en la prctica, la absorcin slo se produce por una cara de la probeta.Realizar cortes transversales del testigo para medir y entender de mejor forma el avance de la carbonatacin. Referencias.9) Referencias

[1] Apuntes de ctedra referente a Hormign. Profesora Mara Villarroel.[2] Apuntes de Pre laboratorio correspondiente a la prctica de Hormigones. Profesora Rosa Vera, Ayudante Andrs Daz.[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_de_solubilidad[4] http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/propT7.htm