poros en el concreto

Origen de los poros capilares Los huecos y espacios que se originan como consecuencia de la separación existente entre láminas de silicato se denominan como porosidad de gel. Existe otra parte no cubierta por los productos de la hidratación que se dará origen a la porosidad

-Los puntos negros representa las partículas de gel -Los espacios en blanco de mayor tamaño son cavidades de aire incluido Separación existente entre entre las láminas de silicatos s -c -h porosidad de gel

Clasificación de la porosidad  demás de los sólidos antes descritos ! la pasta de cemento cemento hidratada contiene contiene varios tipos de huecos y poros en el interior de su masa que tienen una in"luencia importante en la estructura del concreto y que lo caracteri#a de acuerdo a sus di"erentes "ormas y tamaño. $aremos una clasi"icación lo más universalmente reconocida en la bibliogra"ía internacional. %& Porosidad del gel ' gel ' es el espacio que existe entre las di"erencias di" erencias laminas que constituyen los silicatos cálcicos hidratados ! el volumen total es aproximadamente un () () * del volumen de S - +- $ ! esta tamaño de poros es muy pequeño para tener e"ecto adverso a la resistencia y en la permeabilidad de la pasta de cemento hidratada . ,esulta importante saber qu cantidad de agua puede ser retenida en estos pequeños poros .ebemos tener presente que el volumen total del con/unto "ormado por el agua y el cemento permanece prácticamente constante durante los procesos de hidratación El exceso de agua respecto al volumen volumen necesario para la reacción reacción quimica del cemento el cual es aproximadamente de 0( * del peso del cemento anhidro donde genera una reserva liquida que da origen a espacios y caminos de mayor tamaño con mayor o menor interconexión en la que el agua se mueve

por mecanismos capilares y que en consecuencia da lugar a la "ormación de la porosidad.  demás de los huecos anteriores dentro de la masa de materia hidratada que constituye la pasta endurecida ! hay otras discontinuidades de mayor tamaño las cuales las motiva la puesta en obra del concreto o el uso de ciertos aditivos en este ! por e/emplo una compactación de"iciente o insu"iciente durante la puesta en obra del concreto ! va asociada a atrapar porciones de aire de mayor a menor dimensión ! los aditivos aireantes propician la distribución voluntaria a lo largo de toda la masa ! de pequeñas burbu/as de aire que presentan conexiones aleatorias con el resto de estructura porosa de concreto Porosidad capilares : los poros capilares son los espacios no llenados por los componentes solidos de la pasta de cemento hidratada ! su tamaño varía en "unción de la relación a1c y su grado de hidratación %

0

% & 2isuali#ación simpli"icada de la red de poros capilares el concreto visto óptico 0& poros capilares con microscopio %

0

%&

3icrogrietas que se "orman en las paredes de un poro ! observado con el 3E4 0& 5oro en el concretó visto en el 3icroscopio Electrónico de 4arrido

RECOMENDACIONES: %& 5ara relaciones de a1c ba/as y un grado de hidratación elevado su tamaño esta entre %) y 6) nm 0& 5ara relaciones de a1c alta y grado de hidratación ba/os su tamaño este entre ())-6))nm estos se corresponderían con el exceso de agua destinada a la traba/abilidad (& Huecos de aire : vol7menes de aire ! con "orma muy regular y próxima a la es"rica ! como consecuencia de uso de aditivos aireantes donde sus tamaños pueden variar entre 6)))) y 6)))))um 8& Poros generados por el aire atrapado' son los huecos producidos por el aire atrapado en el interior de la masa de concreto ! que aparecen como consecuencia de un procedimiento de"iciente de colocación y compactación de la masa de concreto . Es muy com7n encontrar que muchos autores de"inan los poros en "unción de su tamaño no teniendo en cuenta el origen de los mismos clasi"icándoles en' a& 39+,:5:,:S ' los que tienen tamaño in"erior a %) nm b& MESOPOROS: los que su tamaño está comprendida entre %) y 6) nm c& MACROPOROS : los que tienen tamaño superior a 6) nm

Los microporos y en parte los mesoporos serían los que contienen el gel ! este tamaño de poros es muy pequeño para tener e"ectos adversos en la resistencia ay en la permeabilidad de la pasta del cemento hidratada y como se ha expresado ! son consideradas importantes en la contracción por secado y en "lu/o plástico del concreto 3! "A IN#ER$ASE PAS#A % A&RE&ADO La inter"ace entre la pasta del cemento y el agregado tienen una gran in"luencia en el comportamiento del concreto! la cual resulta determinante en muchas de sus propiedades más signi"icativas ! por la ra#ón expondremos os estudios más recientes hechos sobre la temática Los estudios reali#ados en este campo han permitido identi"icar los siguientes características' -Se produce un aumento de concentración de agua alrededor del agregado grueso! lo que genera un aumento de relación a1c en esa #ona -5resenta mayor porosidad que el resto de la masa de pasta de cemento hidratada -umenta notablemente la micros"isuracion en las proximidades de los agregados La porosidad de esta #ona puede llegar a alcan#ar hasta ( veces la de resto de la pasta de cemento hidratado en la "igura que vemos representara la variación de porosidad en "unción de la distancia a la super"icie del agregado. el origen de este incremento del volumen de poros no es 7nico ! está relacionado con la capa de agua que rodea los agregados durante el me#clado ! la cantidad de agua que es capa# de absorber .

-

La mayor concentración del hidróxido de calcio. el elemento más soluble y porosos de los producidos en el proceso de hidratación del cemento va

-

-

acompañada por una orientación pre"erente de los cristales! estos se alinean de "orma que sus palabras hexagonales se colocan sensiblemente de micro"isuracion tangencial a dicha inter"ace. 5or otro lado esta región es la que su"re con mayor intensidad cualquier estado tensional ! ya sea como consecuencia de la acción de las cargas externas o debidas a movimiento de naturale#a trmica ! en cualquier caso se producen contradicciones puntuales de tensiones que "acilitan de micro"isuras en la inter"ase +abe señalar en este punto la coaccion que e/ercen los agregados "rente a cualquier tipo de movimiento introducción la contracción de un concreto respecto al valor de la contracción pura de la pasta de cemento ! la relación entre ambas contracciones de acuerdo con la siguiente ley

Sc/Sp= (1-g)^n

onde' Sc; contracción del

concreto

Sp; contracción de

la pasta de cemento

<; "racción de representan os al total

volumen que agregados respecto

=; parámetros con valor entre %.0 y %.> dependiendo del módulo de elasticidad del agregado (.? EL <@ E= L:S 5:,:S EL +:=+,EA: La microestructura es concreto es porosa! como se ha descrito anteriormente y está llena de agua! por lo menos es una parte importante de la misma! esta agua se clasi"ica en varios tipos en dependencia del grado de di"icultad o "acilidad con la que puede ser removida de la pasta de cemento hidratada del concreto ! al existir una perdida continua de agua en la pasta de cemento saturada en cuando se reduce la humedad relativa . La línea divisoria entre los di"erentes estado de agua no es rígida ! no obstante reali#ar una clasi"icación resulta importante para entender me/or las propiedades de la pasta ! hidratada del concreto ! además de vapor en los poros vacíos en los siguientes estados ! en dependencia del tamaño de sus poros '  & ebido a la combinación química ! existe 4& El agua que se usó inicialmente en exceso para la traba/abilidad del concreto! que por estar e/ poros muy pequeño no se ha podido salir del exterior +& El agua como consecuencia del equilibrio con la humedad del ambiente exterior. los estados en que puede presentase el agua mencionado son los siguientes '

3'( Mecanis)os de transporte a tra*+s de la )icroestructura de concreto La penetración de sustancias en el concreto se produce a travs de sus poros interconectados en el ! es decir por la in"raestructura porosa de la pasta de cemento hidratada sumado a las micro"isuras que aparecen en ella misma ! la sustancia a transportar puede ser ' -9ones en disolución acuosa -gua o gases Los mecanismos de transporte pueden ser de di"erentes tipos en "unción de una seria de "actores entre los que pudieran presentarse' -El tipo de sustancias por e/emplo' ion cloruro! anhídrido carbónico! etc.-+oncentración de sustancias -condiciones ambientales que rodean el elemento de concreto Bhumedad relativa! temperatura! etc. & - La estructura porosa del concreto Bdistribución de tamaño! porosidad total! radios de los poros medios! interconexión! etc & (.C tipos de mecanismos de transporte +onociendo la diversidad de posibilidades de la transportación de los agentes externos que atacan al concreto dentro de su medio! podemos que el transporte de sustancias al interior del concreto es consecuencias de la suma o coexistencias de los diversos procesos individuales! los más signi"icativos por excesos que pueden presentarse son los siguientes' a & 5ermeabilidad

b& Succión capilar  c& i"usión d& bsorción y desorción e& 3igración (.C.% Per)ea,ilidad La permeabilidad es el "lu/o de líquidos o gases a travs de la masa de un material! producto de una gradiente de presión. El "lu/o podrá ser con rgimen laminar o turbulento! en dependencia de la viscosidad del "luido y de las características de su microestructura Es importante señalar que la hipótesis de darcy de proporcionalidad entre el caudal y la presión aplicada solo se cumple en el primer caso (.C.%.% coeficientes de per)ea,ilidad (.C.%.0 per)ea,ilidades de l-.uidos  l ser agua el líquido que más se pone en contacto con el concreto! por las construcciones que con este se reali#an tales como grandes tanques! tuberías! por donde conducirlo! presas! cubiertas! etc. La permeabilidad se eval7a de acuerdo con la conocida LED E ,+D la cual expresa la siguiente "orma

Kw=(Q/T)*(1/A)*(1/HF-HO)

:=E' F;coe"iciente de Bm01s&

permeabilidad

G; volumen de

agua Bm(&

9;espesor del elemento penetrado por el agua B m&  ; área del elemento penetrado por el agua B m0& $H-$o; presión de agua Bm&

(.C.0 PRESION CAPI"A La succión capilar en la red porosa del concretó es una "uer#a que está dada por la Ley de arcy modi"icada para el "lu/o de agua en un medio semisaturado' F=(Kp/n)*(dpw/dx)

onde ' H; Succión capilar  dpI1dx ;gradiente de presión de vapor de agua B =1m0& p; coe"iencite de presión de vapor de agua BJg1m& =; viscosidad B=s1m0& característica del "luido En general este mecanismo es el que provoca la entrada del agua en estado líquido desde el exterior producto del contacto entre la super"icie del concreto y cualquier causa de agua ! si esta agua lleva disuelta sales indeseables provocan reacciones destructivas en su estructura (.C.( DI$/SION La di"usión es la trans"erencia de molculas libres o iones en la solución acuosa de los poros generales por la existencia de su gradiente de concentración La velocidad de trans"erencia de la masa a travs de la unidad de área cuando el proceso ha estabili#ado ! está de"inido por la primera LED E E,9+ expresada por '

F=-D*(dc/dx)

H; "lu/o de masa B g1m0Ks& ; coe"iciente de di"usión Bm01s& +; concentración B g1m(& ; distancia

(.C.8 A0SORCION 1 DESORCION La absorción no es más que la "i/ación de las molculas de un líquido o gas sobre la super"icie de un sólido como consecuencia de la actuación de la "uer#a de tipo van der Faals ! lo que origina la "ormación de mono capas o de multicapas La liberación de las partículas previamente absorbidas por una super"icie inversa a la absorción se denomina desorción (.C.6 MI&RACION

La migración es el transporte de iones mediante un electrolito! como consecuencia de la acción de su campo elctrico! la migración genera aparición de di"erencias entre las concentraciones de iones existentes en una solución homognea apareciendo di"usiones en el sentido de los gradientes de concentración