REACCION PUZOLA PUZOLANICA NICA UNA PUZOLANA ES UN MATERIAL MATERIAL,, NATURAL O ARTIFICIAL, QUE CONTIENE CONTIENE FUNDAMENTAL FUNDAMENT ALMENTE MENTE SILICIO O SILICIO Y AL UMINI UMINIO O (EL CONJUNTO CONJ UNTO SÍLICE MÁS ALÚMINA A LÚMINA VARÍA VA RÍA A MENUD MENUDO O ENTRE EL EL 70 Y EL 80 %), ESTO ESTO LES DA UN CARÁCTER CARÁ CTER ÁCIDO Y, POR TANTO, UNA GRAN AFINIDAD POR LA CAL (TENDENCIA (TEN DENCIA A COMBINARSE CON LA CA L EN PRESENCIA PRESENCIA DE AGUA A TEMPERATURA TEMP ERATURA AMBIENTE).ADEMÁS A MBIENTE).ADEMÁS LA PUZOLANA PUZOLA NA ESTA COMPUESTA COMPUESTA DE FASE VÍTREA EN SU MAYOR PARTE, SIENDO SIENDO LA FASE FA SE CRISTAL CRISTALINA INA MUY PEQUEÑA, PEQUE ÑA, LO QUE HACE QUE SEAN SEAN MATERIALES MATERIAL ES DE ALTA REACTIVID REA CTIVIDAD. AD. LA PUZOLANA POR SI MISMA MISMA POSEE UN UN VALOR VAL OR CEMENTANTE CEMENTANTE NULO O MUY PEQUEÑO. SIN EMBARGO FINAMENTE MOLIDA Y EN PRESENCIA DE HIDRÓXIDO ÓXIDO CÁLCICO CÁL CICO (ACTIVADOR) A HUMEDAD HUMED AD REACCIONA CON EL HIDR TEMPERATURA TEMP ERATURA AMBIENTE, A MBIENTE, DANDO LUGAR A UNA NUEVA FORMACIÓN DE COMPUESTO COMP UESTOS S ESTABL ESTABLES, ES, POCO POCO SOLUB SOLUBLES LES EN EL AGUA A GUA Y QUE POSEEN POSEEN CARACTERÍ CARA CTERÍSTICAS STICAS CEMENTANTES, CEMENTANTES, ES DECIR CAPACES DE DESARROLLA R RESISTENCIA POR ENDURECIMIENTO HIDRÁULICO BAJO BA JO EL NOMBRE DE PUZOLA PUZOLANAS NAS SE INCLUYEN PRODUCTOS PRODUCTOS QUE SON SON BASTANTE DIFERENTES EN CUANTO A SU ORIGEN, ESTRUCTURA, COMPOSICIÓN QUÍMICA Y MINERALÓGICA Y QUE TIENEN EN COMÚN LO QUE SE DENOM DENOMINA INA “ ACTIV ACTIVIDAD IDAD PUZOLÁ PUZOLÁNIC NICA” A” DEF DEFINI INIDA DA ANTERI ANTERIORM ORMENT ENTE. E.
Distribución granulométrica de las cenizas volantes
Composición química típica de un humo de sílice
Composición química de escorias horno alto
DIN
CaO + 1.4MgO + 0.56Al 2O3 CaO + MgO + Al O Ih = SiO2 SiO 2
2
UNE 3
>
1
CaO + MgO SiO2
>
1
Composición química de puzolanas naturales.
(SUPPLEMENTARY CEMENTING MATERIALS)
REACCION PUZOLANICA Cuando una puzolana se usa en combinación con el cemento portland, este durante su hidr atación, es la fuente de hidróx ido cálcico qu e reacciona con lo s aluminosi licatos pr esentes en la puzolana para forman comp uestos cementantes. La reacción puzolánica puede representarse mediante:
PUZOLANA + CH + H
→
(C-S-H)s
donde: (C-S-H)s : Silicatos de calcio hi dratados de estequiometría no defini da. Por su parte la reacción de hidratación d el cemento puede representarse por: ( C3S,
C2S) + H
→
(C-S-H)p + CH
HIDRATACION DEL CEMENTO
Lime Is Not Beneficial To Concrete • Lime does not bind with concrete. • Lime contributes to problems such as: – Efflorescence. – Porosity. – Alkali Silica Reaction – Deterioration.
Hydration - Exothermic Reaction
2C3S + 7H
C3S2H8 + 3CH
2C2S + 5H
C3S2H8 + CH
C3S or C2S + water
H = -500 J/g H = -250 J/g
CSH + CH (products 1 & 2)
Amount of CH depends on H2O CSH - amorphous in nature, is an inexact composition, and is extremely fine. • •
PUZOLANAS 2S + 3CH + 7H
C3S2H8
First used by Romans CSH is of lower CaO content Low heat and slow strength gain Similar to increase in C2S Reactivity based on surface area (silica fume) Some contain alumina (can present durability problems) Crystalline compounds (quartz); acts to diluents Unburned carbon may affect air entrainment Can have a wide range of composition and reactivity
• • • • • • • • •
C3A + CSH 2 + 10H → C4ASH12 Δ
H = 362 KJ/mol -
E
M
M
(a).- Micrografía donde se puede observar la ettrin gita (E), que cristaliza en forma de agujas de base hexagonal, estando rodeadas rodeadas de los filamentos de C-S-H (Edad 7 horas). (b).- Micrografía donde se puede observar el monosulfoaluminato (M), en forma cristales laminares hexagonales, (Edad 24 horas).
C-S-H
TRABAZON O ENTRELAZAMIENTO DE LOS C-S-H
C-S-H
REACCION PUZOLANICA LAS PROPIEDADES TÉCNICAS DE LOS MATERIALES CON ADICIONES PUZOLÁNICAS, SE DERIVAN, PRINCIPALMENTE, DE TRES CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIÓN PUZOLÁNICA 1.-ES UNA REACCIÓN LENTA, AL CONTRARIO QUE LA REACCIÓN DE HIDRATACIÓN DEL CEMENTO QUE ES RÁPIDA, POR TANTO, LA VELOCIDAD DE LIBERACIÓN DEL CALOR Y EL DESARROLLO DE RESISTENCIAS SERÁN PROCESOS MÁS LENTOS 2.- ES UNA REACCIÓN QUE CONSUME HIDRÓXIDO DE CALCIO EN VEZ DE GENERARLO, LO QUE ES IMPORTANTE PARA LA DURABILIDAD DE LAS PASTAS HIDRATADAS EN AMBIENTES ÁCIDOS. 3.- AL PRODUCIRSE EN UN TIEMPO POSTERIOR LOS PRODUCTOS DE REACCIÓN RELLENAN, DE FORMA MUY EFICIENTE, LOS ESPACIOS CAPILARES QUE QUEDAN DESPUÉS DE LA HIDRATACIÓN DE LOS COMPONENTES DEL CEMENTO. ASÍ SE MEJORA LA IMPERMEBILIDAD Y LA RESISTENCIA MECÁNICAS DEL SISTEMA (MENOR POROSIDAD).
REACCION PUZOLANICA
Cambios, en función del tiempo, en la distribución del tamaño de poro d e pastas de cemento con contenido variable de puzolana
REACCION PUZOLANICA
C-S-H
CH
Representación diagramática de una pasta de cemento bien h idratada hecha con un cemento po rtland con puzolana. Comparándola con una pasta de cemento de portland, para la identificación de las fases presentes, se muestra que, como resultado de la reacción del puzolánica, los huecos capil ares o se eliminan o reduc en de tamaño, y además se reemplazan cristales densos de hidróxido de calcio por C-S-H secundarios de más baja densidad.
(a) MICROESTRUCTURA DE LAS PASTA DE CEMENTO PORTLAND HIDRATADA (b) MICROESTRUCTURA DE LAS PASTA DE CEMENTO PORTLAND HIDRATADA CON ADICIÓN DE CENIZAS VOLANTES (c) MICROESTRUCTURA DE LAS PASTA DE CEMENTO PORTLAND HIDRATADA CON ADICIÓN DE ESCORIA DE HORNO ALTO.
(i) refinamiento de tamaño de poro La formación de productos de hidratación secundarios (principalmente silicatos de calcio hidratados) alrededor de las partículas de puzolana tiende a rellenar las grandes cavidades capilares con un material microporoso y, por consiguiente, de baja densidad. El proceso de transformación de un sistema que contiene grandes cavidades capilares en un producto microporos o que contiene numerosos poros finos se denomina
«refinamiento del tamaño de poro ».
(ii) el refinamiento de tamaño de grano. la nucleación del hidróxido de calcio alrededor de las finas y bien distribuidas partículas de puzolana tendrá el efecto de reemplazar los grandes y orientados cristales de hidróxido de calcio por numerosos, pequeños, y menos orientados cristales (de baja cristalinidad) procedentes de la reacción puzolánica El proceso de transformación de un sistema que contiene granos grandes de un componente en un producto que contiene los granos más pequeños se denomina
« refinamiento del tamaño de grano ». Tanto el proceso de refinamiento del tamaño del poro como de grano dan lugar a que aumente la resistencia de la pasta de cemento.
DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA IMPERMEABILIDAD Y DURABILIDAD LOS EFECTOS DE LA REACCIÓN DEL PUZOLÁNICA SON PROBABLEMENTE MÁS IMPORTANTES EN EL HORMIGÓN QUE EN LA PASTA DE CEMENTO HIDRATADA LA PERMEABILIDAD DEL HORMIGÓN, GENERALMENTE, ES MÁS ALTA QUE LA DE LA PASTA DE CEMENTO DEBIDO A LAS MICROGRIETAS QUE SE PRODUCEN EN LA ZONA DE LA TRANSICIÓN. SE HA SUGERIDO QUE LOS PROCESOS DE REFINAMIENTO DEL TAMAÑO DEL PORO Y DEL TAMAÑO DE GRANO FORTALECEN LA ZONA DE LA TRANSICIÓN, REDUCIÉNDOSE LA MICROFISURACIÓN Y AUMENTANDO LA IMPERMEABILIDAD DEL HORMIGÓN.
REACCION PUZOLANICA
210 J/g
GANANCIA RESISTENCIA
Resistencia de cementos mixt os conteniendo una puzolana o escoria de horno alto
(Días)
(Días)
REACCION PUZOLANICA/DURABILIDAD - MENOR CONTENIDO CH - MAYOR IMPERMEABILIDAD (A/C = cte)
LA PROPORCIÓN O VELOCIDAD DE ATAQUE POR LOS SULFATOS DEPENDE DE LA PERMEABILIDAD Y DE LA CANTIDAD DE HIDRÓXIDO DE CALCIO Y FASES DE ALÚMINA REACTIVA PRESENTES ALGUNAS ESCORIAS DE ALTO CONTENIDO EN ALÚMINA Y L AS CENIZAS VOLANTES TIENDEN A AUMENTAR EN LA PASTA DE CEMENTO HIDRATADA LAS CANTIDADES DE C-A-H Y DE MONOSULFATO, LOS CUALES SON VULNERABLES AL ATAQUE POR LOS SULFATOS DADO QUE SON NECESARIAS GRANDES CANTIDADES DE
HIDRÓXIDO DE CALCIO EN EL SISTEMA PARA LA FORMACIÓN DE LA ETRINGITA EXPANSIVA , ENSAYOS DE LABORATORIO Y LA EXPERIENCIA PRÁCTICA MUESTRAN QUE LOS CEMENTOS TIPO IS QUE CONTIENEN DE UN 60 A UN 70 % O MÁS DE ESCORIA, SON MUY RESISTENTES AL ATAQUE POR LOS SULFATOS INDEPENDIENTEMENTE DEL CONTENIDO DE
C3 A DEL CEMENTO DEL PORTLAND Y DE ALÚMINA REACTIVA DE LA ESCORIA.
REACCION PUZOLANICA / REACCION AGREGADO-ALCALI
Influenci a de la adición de puzolana o escoria sobr e la expansión agregado-álcali
