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Ataque de sulfatos en cemento, mortero y hormigón.
El cemento se compone principalmente de dos minerales: silicato tricálcico (C3S) y silicato dicálcico (C2S). [1] Tras la hidratación, los principales productos de reacción son los geles de silicato de calcio (CSH) y el hidróxido de calcio Ca (OH) 2, escrito como CH en la notación química del cemento. La humedad es necesaria para esta reacción que puede causar serios daños estructurales tanto a las paredes como a las losas de las paredes de los edificios.
Los ataques de sulfato suelen ocurrir en losas de la planta baja. Este problema generalmente afecta las propiedades de las décadas de 1950 y 1960, pero puede afectar a estructuras anteriores donde se instaló una losa de piso de concreto. [2] Ocurren cuando el material de relleno debajo de la losa contiene sulfatos y estos son absorbidos en solución por la humedad del suelo que luego migra al hormigón que forma la losa del piso.
Los ataques pueden provenir de sales de MgSO4, sales de NaSO4 y otras sales que contienen iones SO3-. La interacción de los iones Ca2 + con el SO4 presente en la solución producirá CaSO4 o yeso. El efecto del yeso sobre el gel CSH, que es el componente principal del cemento endurecido, es un tema debatible. [3] Otros componentes presentes en el cemento, como el aluminato tricálcico, también interactúan con los iones sulfato. Esta reacción está debidamente establecida en la literatura.
Pueden ser "externos" o "internos".
Ataque externo [ editar ]
Este es el tipo más común y generalmente ocurre cuando el agua que contiene sulfato disuelto penetra en el concreto. Los iones de sulfato que penetran en el hormigón reaccionan con el CH para formar yeso [3]
ŜH + CH → CSH 2 (notación de químico de cemento)
C 3 A + 3CŜH 2 + 26H → C 3 A.3CŜ.H 32
aluminato tricálcico + yeso → etringita
cuando la concentración de iones sulfato disminuye, la etringita se descompone en monosulfatos
2C 3 A + C 3 A.3CŜ.H 32 → 3C 3 A.3CŜ.H 12
Cuando reacciona con el hormigón, hace que la losa se expanda, se levante, se distorsione y se agriete, además de aplicar presión a las paredes circundantes, lo que puede significar un movimiento estructural, debilitando significativamente el hormigón.
Los principales materiales de relleno a un piso sólido que resultan en un ataque de sulfatos: [2]
- Fresno rojo (pizarra)
- Cenizas negro
- escoria
- Cenizas volantes grises
- Se podrían utilizar otros materiales industriales y escombros de construcción y presentar un problema potencial
Estos materiales originarios se utilizaron ampliamente en el noroeste de Inglaterra, ya que estaban ampliamente disponibles y prácticamente libres de fuentes como minas de carbón, acerías, fundiciones y centrales eléctricas. [2]
Ataque interno [ editar ]
Esta forma ocurre cuando la fuente de sulfatos es el exceso de yeso. El yeso presente en el hormigón reacciona con los monosulfatos para formar etringita.
C 3 A.3CŜ.H 12 + 2CSH 2 + 16H → C 3 A.3CŜ.H 32
A menudo se puede ver un frente de reacción bastante bien definido en las secciones pulidas; delante del frente, el hormigón es normal o casi normal. Detrás del frente de reacción habrá cambiado la composición y microestructura del hormigón. Estos cambios pueden variar en tipo o gravedad, pero comúnmente incluyen:
- Gran agrietamiento
- Expansión
- Pérdida de adherencia entre la pasta de cemento y el agregado.
- Alteración de la composición de la pasta, con fase de monosulfato que se convierte en etringita y, en etapas posteriores, formación de yeso. El calcio adicional necesario es proporcionado por el hidróxido de calcio y el silicato de calcio hidratado en la pasta de cemento.
El efecto de estos cambios es una pérdida general de la resistencia del hormigón.
Los efectos anteriores son típicos del ataque por soluciones de sulfato de sodio o sulfato de potasio. Las soluciones que contienen sulfato de magnesio son generalmente más agresivas, para la misma concentración. Esto se debe a que el magnesio también participa en las reacciones, reemplazando el calcio en las fases sólidas con la formación de brucita (hidróxido de magnesio) e hidratos de silicato de magnesio. El calcio desplazado se precipita principalmente como yeso.
Otras fuentes de sulfato que pueden causar un ataque de sulfato incluyen [ editar ]
- Agua de mar
- Oxidación de minerales de sulfuro en arcilla adyacente al hormigón: esto puede producir ácido sulfúrico que reacciona con el hormigón.
- Acción bacteriana en las alcantarillas: las bacterias anaeróbicas producen dióxido de azufre que se disuelve en agua y luego se oxida para formar ácido sulfúrico.
- En mampostería, los sulfatos están presentes en los ladrillos y pueden liberarse gradualmente durante un largo período de tiempo, provocando el ataque de sulfatos del mortero, especialmente donde los sulfatos se concentran debido al movimiento de la humedad. [4]
Cómo se identifica [ editar ]
Los ataques de sulfato se identifican a través de un estudio de recuperación, pero a menudo se pueden pasar por alto cuando se realiza un estudio de humedad, ya que se pueden considerar como un problema estructural más que de humedad, pero la humedad es lo que causa la reacción. [2]
Inicialmente, una inspección visual y de nivelación de la propiedad será suficiente para reconocer que hay un problema de sulfato. Para establecer el tipo y la profundidad del relleno, será necesario utilizar orificios de prueba.
Si hay agua en la estructura del contrapiso, es posible que sea necesario instruir a un ingeniero estructural, sujeto al nivel de daño o movimiento de las paredes. [2]
¿Qué medidas correctivas se pueden tomar? [ editar ]
La acción depende de la gravedad del ataque y de la magnitud del riesgo futuro. A veces, las inspecciones están relacionadas con las hipotecas, por lo tanto, también puede depender del grado de garantía requerido para un prestamista.
Si se requiere reparación para el nivel de daño, la losa debe romperse y retirarse, el desperdicio no debe usarse como duro debajo de la losa de reemplazo. [2]
Ver también [ editar ]
Referencias [ editar ]
- ^ Lea, FM; Hewlett, PC (1998). Lea la química del cemento y el hormigón (4ª ed.). Londres: Arnold. ISBN 0340565896. OCLC 38879581 .
- ^ a b c d e f Dawson, Adrian. "Agrimensores certificados" . Construcción olímpica . Consultado el 7 de octubre de 2019 .
- ^ a b Tian, Bing; Cohen, Menashi D (enero de 2000). "¿La formación de yeso durante el ataque de sulfatos sobre el hormigón conduce a la expansión?". Investigación en cemento y hormigón . 30 (1): 117-123. doi : 10.1016 / S0008-8846 (99) 00211-2 .
- ^ "Ataque de sulfato en hormigón" . Understanding-cement.com . Consultado el 3 de marzo de 2015 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
