CEMENTO
Boletín Técnico 1991
Nº 46
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ATAQUE QUÍMICO AL CONCRETO Introducción Los concretos constituidos con materiales apropiados convenientemente proporcionados y bien consolidados, aseguran la durabilidad de las construcciones. Al efecto, además de las estructuras construidas durante el antiguo I mperio Romano, edificaciones contemporáneas contemporáneas con más de 100 años de antigüedad, brindan testimonio de la durabilidad del concreto. Sin embargo, a la par del desarrollo tecnológico, que permite utilizar cementos de mejor calidad y concretos relativamente impermeables, la contaminación que se acrecienta, producto de nuestra época, ofrece nuevos retos a la ingeniería. En los últimos 50 años se ha publicado una importante cantidad de trabajos e investigaciones sobre el ataque químico al cemento y al concreto; que han sido recuperados en nutridos análisis bibliográficos. Sin embargo, el conocimiento alcanzado no guarda relación con la magnitud del esfuerzo. En general, se aprecia falta de correlación en las investigaciones, que en su mayoría se dirigen en dos vertientes: sea desde un aspecto científico, privilegiando las reacciones con que ocurren en la matriz, orientadas principalmente por químicos; o se llevan con criterios tecnológicos, dando importancia a la compacidad del material, considerando la cinética de la penetración del agua y de los gases en la estructura del concreto.
Clasificaciones La alteración química del concreto puede ser de carácter intrínseco o extrínseco, según se deba a la reacción de sus componentes o se origine por agentes externos. La descomposición del concreto puede presentarse por:
Acción del suelo suelo y del agua: agua: de la capa freática, freática, de ríos y del del mar, que toman toman contacto con las estructuras. Fluidos, que circulan en canalizaciones o tuberías de concreto. Líquidos o materias secas pulverulentas, que son almacenados en reservorios o silos.
En cuanto a la forma como se presenta el ataque químico, éste puede darse: 1. En profundidad.- a través de los canalículos del concreto poco compacto, por las microfisuras de contracción o los vacíos que se encuentran en concretos mal dosificados. Este tipo de ataque es el más peligroso en cuanto altera la estructura misma del concreto, es de difícil control y muchas veces imposible de corregir cuando es detectado. El ataque en profundidad se puede presentar en dos formas: a. Disolución de compuestos solubles en el agua que se propaga en el interior del concreto, como es el caso de las aguas ácidas, que pueden provocar el debilitamiento de la estructura de la pasta de cemento.
Boletín Técnico Nº 46. 1991
b. Expansión, que se debe a los compuestos débilmente solubles, que se forman en el interior del concreto y que dan origen al crecimiento de cristales, que producen una presión capaz de llevar a la ruptura de la estructura. Este es el caso de los sulfatos, que dan forma a cristales expansivos como la etringita y la thaumasita. 2. Superficial.- que actúa como una forma de erosión en los concretos bien compactados. Su acción destructiva es menor y es posible tomar medidas que detengan la degradación del material. La comisión de RILEM, que estudia la resistencia del concreto al ataque químico, ha agrupado en la Tabla Nº 1, las sustancias agresivas del concreto. En la Tabla Nº 2 se expone el grado de alteración que los diferentes procesos pueden originar en el concreto, por acción de dichas sustancias.
TABLA Nº 1 SUSTANCIAS AGRESIVAS AL CONCRETO - Agua dulce - Acidos Acidos Minerales Acido brómico Acido carbónico Acido clorhídrico Acido crómico Acido fluorhídrico Sulfuro de hidrógeno Acido nítrico Acido fosfórico Acido sulfúrico Acido sulfuroso -
-
Acidos Orgánicos Acido acético Acido fórmico Acido húmico Acido láctico Fenol Acido tánico Acido butanoico Acido úrico Micro-organismos
Bases :NaOH, KOH, Urea, Aminas Sales: . Cloruros (Ca, Na, HN4, Mg) . Sulfatos (Ca, K, Mg, Na, NH4) . Nitratos y nítricos (Na, NH4, K) . Sulfuros (e) . Acetatos (Na) . Esteres, estearatos, jabones Alcoholes Soluciones de azúcar Aceite vegetal y animal Bacterias, algas, conchuela, micro-organismos
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TABLA Nº 2 Agente Químico Fosfato monósodico NaH2P04 Aceite mineral Cloruro de calcio CaCI2, solución diluida CaCI2, solución concentrada Acido sulfúrico H2S04 diluido Acido clorhídrico HCI diluido Anhídrido carbónico CO2 en el agua CO2 gas Grasa animal Cloruro de amoniaco NH4CI Solución Sulfato de calcio CaSO4 Solución Sulfato de magnesio, MgS04 Solución Hidróxido de sodio NaOH Solución Cloruro de sodio NaCI Solución concentrada Acido clorhídrico HCI, Gas (incendio PVC)
Proceso
Efectos Posibles
O X
O Ons
Oe CE Ac AE
(olrs) LR Mk MR
A B B
Mp P Np
BE
NPR
C
L
CB
LN
Ob
Kn
Ed
Rk
E
r
Proceso de alteración
Efectos resultantes
O. Ninguno A. Disolución de constituyentes B. Transformación ge constituyentes C. Formación de compuestos expansivos D. Reacción con los agregados E. Corrosión de armaduras X. Desconocido el momento
O. Ninguno K. Deformación L. Fisuración M. Pérdida de peso N. Pérdida de resistencia P. Pérdida de alcalinidad R. Debilitamiento de las armaduras S. Cambio de color X. Otros
Nota.- La letra mayúscula se utiliza para los procesos y efectos principales; las minúsculas en casos débiles, secundarios o posibles.
