TÓPICO 1 – Patologías de las construcciones

7/28/2019 TPICO 1 Patologas de las construcciones

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TPICO 1 Patologas de las construcciones

Deterioro del hormign por cris talizacin de salesE.F. Irassar 1,a, A. Di Maio2,b y O.R. Batic 2,b

1 Facultad de Ingeniera, Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos AiresB7400-J WI Olavarra, Buenos Aires ARGENTINA

2 LEMIT CIC, 52 entre 121 y 122 1900 La Plata, Buenos Aires ARGENTINAa [email protected] ; [email protected]

Palabras-clave: Hormign, cristalizacin de sales, ataque fsico, medio ambiente,adiciones

Resumen. El deterioro del hormign en suelos salinos se debe en parte al ataque

fsico y en parte al ataque qumico de las sales que penetran en el hormign.Las estructuras que se encuentras sometidas a ciclos de mojado y secado o enla zona de fluctuacin de las aguas superficiales son ms afectadas. Durantemuchos aos, el ataque por cristalizacin de sales fue confundido con elataque qumico. El incremento del uso de los cementos con altos contenido deadiciones y el avance de la salinizacin de suelos por riego, requiere no omitireste problema en la evaluacin de las patologas estructurales.

En este trabajo se presenta un estudio de campo de diferenteshormigones expuestos en suelo salino durante 15 aos. Los hormigones (a/mc= 0,52; CUC = 300 kg/m 3) contienen un cemento portland normal y distintasproporciones de ceniza volante, puzolana natural o escoria. El deterioro fueevaluado peridicamente determinando el aspecto visual, variacin del peso yvelocidad ultrasnica. La conjuncin de las propiedades del hormign, losmecanismos de transporte (capilaridad) y las condiciones ambientales,conducen a que la cristalizacin de sales produzca una mayor extensin deldao en los hormigones con mayor contenido de adiciones.

Introduccin

El proceso de cristalizacin de sales es muy importante en el deteriorode rocas, ladrillos cermicos, bloques de hormign y estructuras de hormign.Este fenmeno es de naturaleza puramente fsica, en el cual la sales cristalizanen el interior del cuerpo poroso del material, y bajo determinadas condiciones,provoca tensiones superiores a la resistencia a traccin del material, causandola microfisuracin y el descascaramiento de la superficie [1,2]. La cristalizacin


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de sales en los materiales porosos es un fenmeno complejo y varios factores

influyen sobre el proceso destructivo [3]:

o La presencia de agua y/o humedad que disuelvan las sales y puedantransportarla en la red porosa

o La porosidad del material (entendida como poros interconectados, formade los poros y distribucin del tamao de poros, tortuosidad) que afectael movimiento de los lquidos por penetracin, capilaridad y evaporacin.

o El tipo de sales presentes: aniones y cationes, concentracin, faseshidratadas estables, ngulo de contacto y energa superficial

o Las condiciones ambientales de HR y temperatura que regulan laevaporacin o el enfriamiento necesario para causar la sobresaturacinde la solucin en el cuerpo poroso

Para ejemplificar esta patologa, la Fig. 1 muestra el severo deterioroque ha sufrido una alcantarilla de hormign ubicada en la Patagonia(Argentina). El deterioro es muy importante en la zona de contacto suelo-estructura, y decrece con la altura. El deterioro provoca una importante prdidade masa del hormign, se observan agregados expuestos y una reduccin dela seccin.

Figura 1: Deterioro de una alcantarilla en una ruta de la Patagonia Argentina(Fotografas cortesa de la Ing. Andrea Abalos)

En el cuerpo poroso, la cristalizacin de sales puede ocurrir en lasuperficie causando las tpicas eflorescencias o en el interior de su masacausando la sub-eflorescencia que puede provocar un notable deterioro. En las


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estructuras en contacto con el suelo conteniendo sales, el lugar donde

cristaliza la sal est determinado por el balance dinmico entre la tasa deevaporacin del agua en la superficie expuesta y la velocidad con la cual lasolucin es suplida desde el interior de la masa porosa. Cuando la tasa deevaporacin es menor que la tasa de provisin de agua del material poroso, lasal cristaliza como eflorescencia en la superficie [4].

En el caso de estructuras semienterradas, el mecanismo de transporteesencial es la succin capilar y la tasa de provisin de agua es afectada por laestructura porosa del hormign.

La porosidad del hormign influye en los fenmenos de transporte de lasolucin salina por capilaridad y en la evaporacin del agua por efusin, en lapresin de cristalizacin y la distribucin de los cristales formados en elmaterial poroso. Las propiedades del flujo capilar en el hormign soncontroladas por el tamao de los poros y su conectividad. Los hormigones conuna porosidad capilar mayor al 18 % presentan su red porosa conectada y eltransporte de agua por capilaridad se incrementa tanto en su velocidad comoen su capacidad. Por lo tanto, para que el transporte capilar sea intenso, loprimero que debe existir es una porosidad conectada la cual depende de larelacin a/mc y el grado de hidratacin del material cementante. Laconcentracin de sal en los poros es modificada por el proceso de secado, que

puede causar la sobresaturacin de la solucin y luego el crecimiento delcristal. En los materiales con poros pequeos (menores a 1 m), la presin decristalizacin ser mayor que en los materiales con grandes poros [5], y laprecipitacin de minerales tiende a ocurrir preferentemente en el cuerpo delmaterial poroso generando la subeflorescencia. Ambas circunstanciasaumentan el riesgo del dao y por lo tanto, reducen su la resistencia a lacristalizacin. En sntesis, la porosidad y sus caractersticas (tamao de poros,conectividad, tortuosidad, morfologa de los poros) son muy importantes en lacontribucin del dao.

Las caractersticas del ambiente agresivo cobran una vital importanciaen cuanto al aporte del agua desde el suelo (permeabilidad, rgimen de lluvias,etc) y de la capacidad de secado en la superficie de la estructura (temperatura,HR, velocidad del viento, insolacin). El balance entre el aporte del agua desdeel hormign y la prdida de agua en la superficie determina el lugar de lacristalizacin de la sal. Mientras que para ciertos tipos de sales (sulfato ycarbonato de sodio), las condiciones de temperatura o humedad relativapresentes determinan los cambios de cristalizacin de la sal.

La solubilidad del sulfato y la presencia de otros iones (por ejemplo Mg,Cl-) modifican el grado de agresividad del suelo [6]. El yeso (CaSO 4 tiene unasolubilidad limitada (0,2 %), mientras que los sulfatos de sodio, potasio ymagnesio son mucho ms solubles. Las soluciones de Na 2SO 4 sonextremadamente destructivas en el hormign sometido a ciclos de mojado y


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secado o a procesos evaporacin. Para entender el proceso de deterioro por

cristalizacin de sulfato de sodio y la influencia del medio ambiente en elmismo es esencial realizar una breve descripcin del sistema Na 2 SO 4 - H 2 O .

En primer lugar, el sistema presenta dos fases estables a temperaturaambiente: la tenadrita (anhdro - Na 2SO 4 V-) y la miriabillita (decahidratado -Na 2SO 4.10H 2O). La Fig. 2 muestra las curvas de saturacin y supersaturacinpara la tenadrita, la miriabillita y los compuestos metaestable. La tenadritaprecipita directamente de la solucin a temperatura mayor a 32.4 C. A menortemperatura, la miribillitia es la fase estable cuando est en contacto unasolucin saturada de sulfato de sodio y se deshidrata muy rpidamente cuandocambia la humedad relativa (HR) para formar tenadrita (Fig. 3). El rango de HRque estabiliza la miriabillita aumenta cuando disminuye la temperatura. A 20 C,la miriabillita se convierte poco a poco en menos estable con respecto atenadrita cuando disminuye la HR y se produce una transicin fase alrededordel 71% RH. El sistema tambin presenta una fase metaestable hidratada(Na 2SO 4.7H 2O) que precipita a una temperatura inferior a la transicintenadrita- mirabillita por un enfriamiento rpido y slo se ha observado en ellaboratorio. La fase anhidra presenta al menos cinco polimorfismos, los cualescomnmente se refieren como Na 2SO 4 (I, II, III, IV y V). La fase V es consideracomo la fase estable a temperatura ambiente (20 C), mientras que la fase IIIes metaestable en esta condicin, las otros polimorfismos son de elevada

temperatura [7-9].

Figura 2: Estabilidad de la tenadrita(Na 2SO 4 (V)) y la miriabillita

(Na 2SO 4.10H 2O) con la concentracinde sulfatos y la temperatura

Figura 3: Estabilidad de la tenadrita(Na 2SO 4 (V)) y la miriabillita

(Na 2SO 4.10H 2O) con la humedadrelativa y la temperatura

El mecanismo de dao fue atribuido al incremento de volumen durante la

hidratacin de la tenadrita a miriabillita o la presin de hidratacin debido a laimbibicin de agua en la sal anhidra. En los ltimos trabajos [3,9-10] sereafirma que el dao es causado por el crecimiento de cristales de miriabillita


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en una solucin supersaturada originada en la disolucin de la tenadrita. La

sobresaturacin segn los diagramas de equilibrios (Figs. 2 y 3) se producecuando la solucin penetra en el hormign y se seca en condiciones quepermitan la formacin de tenadrita, la cual genera una rpida sobresaturacincon respecto a la miriabillita cuando se moja o la temperatura es mayor a32,4 C, El mismo fenmeno ocurre con los cambios de HR en el sistemadurante la evaporacin.

Para explicar la importancia de las distintas variables en elcomportamiento en el campo de las estructuras de hormign, Mehta [11-12] hapropuesto utilizar un enfoque holstico. El mismo considera a la estructura dehormign en su totalidad, tendiendo en cuenta las acciones del medio ambientey las cargas de servicio. En el mismo se debe tener en cuenta las variacionestrmicas, higromtricas, la presencia o ausencia de agua, los procesos demicrofisuracin de las estructuras por carga, contraccin por secado,deformaciones que influyen sobre el proceso de deterioro de los hormigones enambientes con sulfatos.

En este trabajo se analiza el comportamiento frente a la cristalizacin desales de una serie de hormigones con adiciones minerales activas expuestosdurante 15 aos en un sitio experimental. En el mismo se analiza el progresodel deterioro teniendo en cuenta las caractersticas del hormign, el medio

ambiente y la exposicin del mismo utilizando una interpretacin holstica.

Hormigo nes analizados en este estud io

En este programa los hormigones fueron elaborados con cementoportland normal (CPN) y cemento portland normal altamente resistente a lossulfatos (CPARS), emplendose diferentes adiciones minerales activas. En loshormigones con adiciones, el CPN fue combinado con 20 y 40 % en peso deceniza volante Clase F (ASTM C 618), 20 y 40% de puzolana natural Clase N(ASTM C 618), y con 80 % en peso de escoria granulada de alto horno.

Las mezclas de hormign fueron proporcionadas conteniendo 300 20 kg/m 3 de material cementceo, arena natural con un mdulo de finura de2.75 y piedra partida grantica con un tamao mximo de 25 mm. La razna/mc fue 0.52 y el asentamiento se mantuvo en 70 20 mm. La Tabla 1resume la identificacin y las principales caractersticas de los hormigonesestudiados. Informacin ms detallada de los materiales y mezclas puedenconsultarse en trabajos previos [13-15].

Para cada mezcla, se moldearon probetas cilndricas (150 x 300 mm),prismticas (70 x 100 x 400 mm) y vigas (150 x 150 x 900 mm), las cuales

fueron curadas en cmara hmeda durante 28 das.


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Tabla 1a: Proporciones de los hormigones en estudio.

Materiales, kg/m 3 Mezcla Agua Cemento Adicin AgregadoFino

AgregadoGrueso

H1 CPN 167 314 - 703 1215H3 20% C Volante 162 245 61 699 1209H4 40% C Volante 158 182 121 689 1195H5 20% Puzolana 161 246 61 702 1210H6 40% Puzolana 159 184 123 699 1198H7 80% Escoria 167 63 253 698 1207H8 CPARS 163 308 - 704 1214

Tabla 1b: Principales caractersticas de los hormigones en estudio.

Mezcla Asen t ami en to mmPUV ,kg/m 3

Ai re,%

Resis tencia acompresin 28 das, MPa

H1 CPN 70 2404 1.3 24.0H3 20% C Volante 65 2378 1.4 21.9H4 40% C Volante 50 2345 1.8 16.1H5 20% Puzolana 60 2382 1.7 22.9H6 40% Puzolana 70 2364 1.8 20.9H7 80% Escoria 80 2389 1.2 18.1H8 CPARS 75 2389 1.5 31.3

Al momento de la exposicin (28 das), la resistencia a compresin delos hormigones con adiciones es menor que la correspondiente al hormign dereferencia (H1). Posteriormente, la resistencia del hormign con 20% de cenizavolante (H3) super al patrn a los 90 das y para el 40% (H4) no alcanza alpatrn despus de un ao. En los hormigones con puzolana natural (H5 y H6),la resistencia fue mayor a los 90 das para los dos porcentajes de reemplazo,mientras que el H7 tuvo una resistencia menor luego de un ao de curado en

agua [15]. La resistencia a compresin del hormign H8 fue mayor desde elinicio.

Para caracterizar el hormign se determin la absorcin, absorcincapilar y la prdida de agua por evaporacin. Las determinaciones serealizaron sobre probetas de 70 x 100 x 400 mm que permanecieron en elambiente de laboratorio luego de curadas 28 das en agua.

Absorcin de agua por inmersin: Las probetas se sumergieron en aguadurante 48 horas, se secaron superficialmente, se obtuvo el peso saturadosuperficie seca (W sss ) y se secaron en estufa a 105 C hasta peso constante(Wd). Luego se calcul la absorcin de agua que se informa en la Fig. 4.


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Absorcin de agua por capilaridad: Se colocaron las probetas en forma vertical

en una cubeta, apoyadas sobre varillas de vidrio, sumergidas en agua hasta50 mm de altura de las mismas. Antes de sumergirlas se traz una lnea encentro de cada cara de la probeta para identificar la altura de ascensin capilar.La cubeta permaneci tapada para evitar la evaporacin del agua absorbida. Alas 48 horas se midi la altura alcanzada por el agua en cada cara de laprobeta y se realiz el promedio de las cuatro mediciones. Seguidamente, lasprobetas fueron pesadas para establecer el porcentaje de agua absorbida porcapilaridad. Los resultados de ambas determinaciones de absorcin se indicanen la Fig. 4.

Prdida de agua por evaporacin: fue determinada hasta los 90 das durante elensayo de contraccin por secado del hormign sobre probetas prismticasexpuestas luego de 28 das de curado en agua a un ambiente de 20 C y 50 %de HR. Los resultados se indican en la Fig. 5.

0%

1%

2%

3%

4%

5%

H 1 - C P N

H 3 - 2

0 C V

H 4 - 4

0 C V

H 5 - 2 0 P N

H 6 - 4 0 P N

H 7 - 8 0 E

H 8 - C P A R S

A b s o r c

i n ,

%

0

5

10

15

20

25

30

35

A l t u r a c a p

i l l a r , c m

AbsorcionAbsorcion capilarAltura capilar

-200

-150

-100

-50

0

0 14 28 42 56

Edad, dias

P e r d i

d a

d e p e s o ,

g r a m o s

H1 - CPN H3 - 20CV

H4 - 40CV H5 - 20PN

H6 - 40PN H7 - 80E

H8 - CPARS

Figura 4: Absorcin y ascensincapilar de los hormigones en estudio

Figura 5: Prdida de agua de loshormigones expuestos a un ambiente

de 20 C y 50 % HR

Ambi ente de exposici n

Las probetas cilndricas y las vigas fueron enterradas hasta la mitad desu altura en el campo experimental. En el laboratorio se almacenaron testigosde control para cada mezcla y tipo de probeta. El suelo fue clasificado comouna arena limosa y contiene aproximadamente 1 % en peso de sulfato desodio. Este ambiente es clasificado como muy agresivo, recomendndose unhormign de baja relacin a/c (< 0,40) y cemento ARS ms puzolanas [6].

El sitio experimental est ubicado en la zona de la cuidad de La Plata(Argentina), la cual presenta un clima templado hmedo. La variacin de latemperatura mxima, media y mnima mensual se informa en la Fig. 6a. Enverano la temperatura mxima media mensual es cercana a los 30 C y en


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invierno la temperatura mnima media mensual cercana a los 5 C. Los datos

extremos corresponden a una mxima de 43 C y una mnima -5,7 C. Ladiferencia entre la temperatura media mxima y mnima mensual varia entre 9y 12 C durante los distintos meses del ao. La humedad relativa media anuales de 77 %, variando entre 70% en verano (enero) a 85 %, en invierno (julio).

En todas las estaciones del ao, la temperatura y la humedad relativavara considerablemente entre la noche y el da (Fig. 6b). La marcha diaria dela humedad relativa es, normalmente, inversa a la de la temperatura. Duranteel da, al aumentar la temperatura, la humedad relativa disminuye, mientrasque hacia la noche ocurre un fenmeno inverso.

La precipitacin media anual es 1040 mm con una distribucinestacional de lluvias bastante regular, aunque se produce una disminucinapreciable en invierno.

0

10

20

30

40

E n e

F e b

M a r

A b r

M a y

J u n

J u l

A g o

S e p

O c t

N o v

D i c

T e m p e r a

t u r a m e

d i a

, C

0

20

40

60

80

100

H u m e

d a d

r e l a t i v a m e

d i a

, %

HR Tmmin Tm Tmmax

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Hora del da

T e m

p e r a

t u r a ,

C

20

40

60

80

100

H u m e

d a

d r e

l a t i v a ,

%

Temperatura

Humedad relativa

a) b)

Figura 6: a) Temperatura y humedad media mensual en La Plata. b) Variacin diariatpica de la temperatura y HR en el mes de marzo.

Evaluacin del deterioro

Las probetas fueron inspeccionadas cada seis meses durante losprimeros dos aos y luego a los 3, 4, 5, 7, 10, y 15 aos de exposicin. Durantecada inspeccin, los cilindros se pesaron, determinndose la prdida de pesocomo la diferencia con el peso inicial. Debido a la particularidad que presentaeste ataque, se evalu el aspecto visual de la parte superior e inferior de cadaprobeta semienterrada y se fotografi una probeta que presenta un aspectovisual medio por serie (Fig. 7). Para la evaluacin del aspecto visual se utiliz laescala visual basada en la cantidad de agregados expuestos que ha sido

presentada anteriormente [13]. En las vigas se evalu la altura del deteriorocomo el promedio de la medicin en las caras laterales desde el nivel del sueloque presentan agregados expuestos.


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La altura de ascensin capilar en las probetas fue mucho mayor para los

hormigones con adiciones. En el hormign H7 lleg a 206 mm sobre el nivel delagua, en el hormign con 40 y 20 % de ceniza volante la altura de ascensincapilar fue de 113 y 93 mm, respectivamente. Mientras que los hormigones conpuzolana natural tuvieron una altura de ascensin capilar del mismo orden (87y 104 mm para el 20 y 40% de reemplazo) a pesar de presentar una menorcapacidad de absorcin de agua por capilaridad. Los hormigones con cementoportland (H1 y H8), la ascensin fue menor a 90 mm. Esta indicacin muestraque los hormigones con adiciones, para la razn a/mc usada, presentan unamayor altura de ascensin capilar debido a los procesos de refinamiento deporos que magnifica este fenmeno de transporte.

En el mismo sentido, los hormigones con ceniza volante y escoriapresentaron una mayor prdida de agua durante el proceso de secado enambientes de 50% de HR. El hormign H7 presenta una prdida de peso porevaporacin de agua de mayor cantidad y a mayor velocidad. Los hormigonescon ceniza volante (H3 y H4), la prdida de agua es mayor cuando crece elporcentaje de reemplazo, mientras que dichos valores son menores en loshormigones con puzolana natural (H5 y H6) o de cemento portland (H1 y H8).

En todos los casos se muestra que los hormigones con adicionesminerales presentan una mayor ascensin capilar y mayor prdida de agua delhormign por secado, a pesar de tener la misma absorcin de agua. Estecomportamiento se debe al refinamiento de tamao de poros que producen lael progreso de la hidratacin de las adiciones, el cual favorece la succincapilar, siempre que la porosidad del hormign se encuentre conectada con elexterior.

Evolucin del deterioro

La Fig. 7 muestra una composicin fotogrfica para los hormigones enestudio que muestra la evolucin del estado superficial de la zona expuesta alaire y en contacto con suelo salino. Como se puede apreciar el comportamientoes totalmente diferente en una zona y la otra de la probeta. En todos los casos,el deterioro es ms severo al nivel del suelo.

En las probetas semienterradas, la superficie del hormign presenta undescascaramiento progresivo en la zona superior al nivel del suelo. En estazona, el agua con los sulfatos disueltos asciende por el hormign superficialdesde la zona en contacto con el suelo a la zona seca de la probeta, donde elagua se evapora fcilmente. Luego, la concentracin de sales en los porosexcede la concentracin de saturacin y tiene lugar la cristalizacin de la sal,produciendo tensiones internas de traccin, suficientes para provocar lafisuracin del hormign. La sucesin de ciclos de mojado y secado, loscambios de temperatura y HR a que estn expuestas las probetas, producen eldescascaramiento progresivo de la superficie del hormign causando laprdida de masa de la probetas (Fig. 9).


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En una primera etapa, se produce el desprendimiento de la capasuperficial de pasta y las probetas tienen una apariencia arenosa. Luego, elmortero sobre los agregados gruesos es removido con un plano de rotura en lainterfase pasta-agregado, dando lugar a la exposicin de agregados gruesos yocasiona una prdida en peso. Ms tarde, una capa ms profunda de morterosufre el mismo ataque y los agregados presentan una parte de su permetroexpuesto. Por otro lado, la porcin de los hormigones con adiciones quepermanecieron totalmente enterrados no sufrieron deterioro y no muestranagregados expuestos

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

0 5 10 15 20

Edad, aos

P r

d i d a e n

p e s o ,

g

H1

H3

H4

H5

H6

H7

H8

Probetas cilndricas

0

1

2

3

4

5

6

0 100 200 300 400 500 600

Prdida en peso, g

E s c a

l a V i s u a

l

H 1

H 3

H 4

H 5

H 6

H 7

H 8

Probetas cilndricas

Figura 9. Prdida en peso de laprobetas cilndricas semienterradas

Figura 10: Correlacin entre la prdidaen peso y el grado de deterioro visual

El mecanismo descripto explica la correlacin entre la prdida en peso yel aumento del deterioro superficial de los hormigones H3 a H8 (Fig. 10). En el

hormign H1, la prdida en peso est ligada al ablandamiento de la zonaenterrada de las probetas por el ataque de sulfato propiamente dicho.

En las vigas de 150 x 150 x 900 mm se puede medir la altura del daopor cristalizacin de sales durante la exposicin (Fig.11). La altura de la zonaafectada vara desde 10 a 50 mm para los hormigones H1 y H8, hasta 250 mmen el hormign H7. En la misma se observa que el deterioro es mayor a niveldel suelo con agregados con permetro expuesto y decrece paulatinamente conla altura hasta presentar simplemente una superficie rugosa. Estecomportamiento debe atribuirse a la mayor cantidad de ciclos de cristalizacinque sufre el hormign en esta zona. Analizada la altura del dao para loshormigones H4, H6 y H7 la misma no se incrementa de los 5 a los 15 aos,mientras que se incrementa el nmero de agregados expuestos, su permetro


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expuesto o la prdida de mortero. En todas estas probetas, el deterioro fue

mucho mayor en la cara de moldeo debido a la mayor porosidad.

En algunas inspecciones, se observaron depsitos superficiales de salesblancas en forma de eflorescencias sobre las superficies de evaporacin de lasprobetas (Fig. 12). Analizados por DRX, los depsitos mostraron que sucomposicin mineraloga corresponda a sulfato de sodio cristalizado bajo laforma de tenadrita [13].

Figura 11: Aspecto de las vigas a los 10 aos de exposicin

Figura 12: Las probetas presentaban una gran cantidad eflorescencia durantela inspeccin de cinco aos


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Otros autores [17] informan que la eflorescencia est compuesta

principalmente por tenadrita o miriabillita, dependiendo de las condiciones detemperatura y humedad del ambiente. La eflorescencia ocurre en los cicloshmedos, cuando la tasa de evaporacin de agua es menor que la velocidadde ascensin capilar desde el hormign produciendo que la cristalizacin desales ocurra en la superficie. En los anlisis por corte delgado al microscopioptico no fue posible identificar tenadrita en el interior del hormign debido alprocedimiento de obtencin de por corte con agua que fcilmente disuelveestas sales [18].

An li si s h ols ti co

Para poder analizar el deterioro por cristalizacin de sales de estructurasde hormign expuestas a ambientes agresivo conteniendo sulfatos, debeconsiderarse primero si estn presentes los elementos esenciales para sumanifestacin. De acuerdo al anlisis realizado previamente, el deterioro surgecuando se conjugan los siguientes tres elementos esenciales:

o Presencia de agua de la estructurao Estructura porosa que permita el transporte capilar (tamao de los

poros y conectividad) y presencia de un mayor volumen de porosmuy pequeos (< 1 um)

o Condiciones de exposicin que permitan el cambio de fase delsulfato de sodio por variacin de la temperatura, cambio en la HR y/oevaporacin.

En ausencia de uno de estos elementos, el dao por cristalizacin desales no ocurre. Collepardi [19] ha propuesto un esquema sencillo parainterpretar el enfoque holstico para los procesos de reaccin lcali-slice,ataque por sulfatos y expansin por ettringita diferida. El esquema estformado por tres crculos que indican las condiciones necesarias para que seproduzca el deterioro. La Fig. 13 representa el esquema que se propone parael dao por cristalizacin de sales. En el mismo cada uno de estos crculoscorresponde a cado uno de los elementos esenciales, que cuando estnpresente en forma individual no implica riesgo alguno para que se produzca eldeterioro. El rea central donde los tres crculos se superponen, la conjuncinde situaciones genera un riesgo grave para el deterioro por cristalizacin desales del hormign.

En el sitio de exposicin, las transformaciones de fase del sistema deNa 2SO 4 son posibles debido a la variacin diaria de la HR y en las pocas mscalidas tambin por el cambio de la temperatura. Mientras que la presencia deagua y sulfatos tambin son controladas por el suelo usado y la forma decolocacin de las probetas.

El hormign H1 presenta un dao mucho menor por cristalizacin desales a pesar de estar sometidos al mismo ambiente agresivo (temperatura,


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humedad, concentracin de sulfatos, etc). La condicin ausente posiblemente

esta relacionada con su estructura porosa, ya que presenta poros ms grandesy por lo tanto la cristalizacin de sales no produce tensiones capaces deprovocar la microfisuracin. En cuanto a la relacin a/mc, la misma determinalos fenmenos de transporte de hormign, pero en este caso se requiere lapresencia de microporos para que la tenadrita puede depositarse en su interiory luego producir la sobresaturacin en la solucin que contiene miriabillita paracausar las tensiones suficientes para fisurar el hormign [5].

Figura 13: Esquema de las condiciones elementales conjuntas que debenexistir para que ocurra el dao por cristalizacin de sales

El deterioro es mayor en los hormigones con elevado contenido deadiciones minerales activas (H4, H6 y H7) porque se presentan los doselementos esenciales en el hormign: la mayor ascensin capilar y una mayorfraccin de microporos debido al refinamiento de poros, los cuales actan

como substrato y controlan o inducen la precipitacin de theandrita en formaheterognea y su crecimiento a temperaturas menores a 32,4 C [8]. En estoshormigones la altura del dao es mayor, ya que solucin asciende ms y seproduce la cristalizacin. La ocurrencia de los procesos de cristalizacin esms numerosa en la cercana del suelo y en esa zona se localiza el mayordao. En los hormigones H4 y H7, tambin puede contribuir la menorresistencia que desarrollaron.

El caso de los hormigones con puzolana natural (H5 y H6), esinteresante resaltar que los mismos tienen una absorcin, capilaridad y prdidade peso similar al hormign H1. Los hormigones presentan un mayor deterioro

por cristalizacin de sales, lo cual solamente debera atribuirse al tamao delos poros.


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Conclusiones

Para que se produzca el dao por cristalizacin de sales en losmateriales porosos (hormign) se requiere la presencia de agua que transportela sal disuelta a travs de los poros interconectados, un proceso deevaporacin o de cambio de temperatura que provoque la sobresaturacin dela sal en los poros y la cristalizacin en estas condiciones; y un estructuraporosa del material que presente microporos para que los pequeos cristalesejerzan una presin superior a la de traccin del material.

El fenmeno produce el descascaramiento progresivo de la superficieexterna del hormign debido a la rotura fsica de la pasta de cemento. Enprimera instancia la pasta se salta, luego presenta una apariencia arenosa yfinalmente los agregados gruesos quedan expuestos.

En las probetas de hormign semienterradas, el dao por encima delnivel del suelo se debe a la cristalizacin de sales existiendo una buenacorrelacin entre el ndice del aspecto visual y la prdida en peso, mientras quelos resultados de la velocidad ultrasnica indica que el dao en el interior de laprobeta es muy bajo.

Los hormigones con mayor altura de ascensin capilar son los msdaados, que dicho dao est relacionado con el refinamiento de los tamaosde poros que provoca el progreso de la reaccin puzolnica.

Referencias

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TÓPICO 1 – Patologías de las construcciones