Resumen: T-070

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Evolución del deterioro de Hormigones de Alto Desempeño elaborados con materiales de la zona del Nordeste Argentino, frente a la acción química.

Sanguinetti, Bibiana M. - Astori, Raúl E. - Bizzotto, Marcela B.

Instituto de Estabilidad - Facultad de Ingeniería - UNNE.

Av. Las Heras 727 - (3500) Resistencia - Chaco - Argentina.

Teléfono/Fax: 54 (3722) 436298 / 420076. E-mail: sanguinetti@unne.ing.edu.ar

Antecedentes:

La necesidad de prolongar la vida en servicio de las estructuras de hormigón armado con un mínimo de mantenimiento,

lleva a que en la actualidad, la mayoría de los centros de investigación del país y del extranjero, estén abocados al

estudio de la durabilidad del hormigón frente a las agresividades del medio ambiente.

El objetivo de este trabajo, con registros de 2500 días de exposición (63% del periodo mínimo requerido del ensayo)

pretende mostrar la evolución del deterioro del hormigón de alto desempeño elaborado con materiales de la zona del

nordeste argentino, frente al ataque de una solución de ácido sulfúrico.

Cabe señalar que los ácidos inorgánicos, entre ellos el sulfúrico, deriva de procesos industriales por lo que se

encuentran en los desagües industriales como también en los cloacales. En estos últimos por descomposición de la

materia orgánica.

Materiales y Métodos

La experiencia se realizó sobre hormigones de alto desempeño con adición mineral (mezclas B y C) y sin ella (mezcla

K). Los mismos fueron elaborados con cemento de alta resistencia inicial, piedra partida basáltica proveniente de la

provincia de Corrientes y de tamaño máximo 19mm y arena natural silícea del río Paraná de módulo de fineza de 2,46.

Se utilizó como adición mineral, la ceniza de cáscara de arroz por su propiedad puzolánica y contar con materia prima

suficiente en la zona.

El aditivo superfluidificante empleado, como reductor del contenido de agua, fue a base de naftaleno sulfonado y las

dosis empleadas variaron entre 2,8 % y 3,1 % del peso del cemento más la puzolana, correspondiendo el mayor

porcentaje al hormigón con adición. Estas dosis permitieron obtener mezclas trabajables y con consistencias que fueron

de plásticas a fluidas, con relaciones (agua + aditivo) - ligante, inferiores a 0.34.

La obtención de los distintos hormigones se realizó basándose en la tecnología propia de los HAD y metodología

convencional de elaboración. Las Tablas Nº 1 y Nº 2 detallan las composiciones de las distintas mezclas y las

propiedades de los hormigones en estado fresco, respectivamente.

Se moldearon probetas cilíndricas de hormigón de 10cm x 20cm que se compactaron mediante vibración externa.

Después del periodo de curado en inmersión en agua potable durante 28 días, se procedió al ensayo de durabilidad.

El mismo consiste en colocar las probetas en posición de semisumergidas, en una pileta con solución de ácido

sulfúrico, manteniendo el PH en el rango de 3 a 6 durante los 2500 días de exposición.

La evaluación del deterioro se realizó mediante:

a) la variación de peso: esta variación permite determinar si el ataque es severo o no. Se registraron los pesos de

las probetas a los 28 días de curado (peso inicial) y a los 800, 1800 y 2500 días de exposición.

b) la variación de la resistencia a compresión de las probetas: esta permite determinar la presencia de fisuración

o descomposición del material cementicio. Se obtuvieron registros de resistencia inicial (después del curado)

y a los 2500 días de exposición al ataque químico.

c) la apreciación visual: permite identificar el progreso, tipo y magnitud del deterioro del hormigón a nivel de

cambios en la superficie.

Los valores de peso y resistencia a la compresión registrados se detallan en la tabla Nº 3 y Nº 4 respectivamente.

Tabla Nº 1: Composición de los distintos hormigones

Composición del hormigón

Agua Adición

Mineral

Superf. Cemento Agregado

Fino

Agregado grueso

Mezcla

Relación

(a +ad) / (c+p)

(kg) (%) (%) (kg) (kg) (kg)

H K-65 0.31 140 - 2.8 500 840 1105

H C-60 0.34 166 10 3.1 486 678 1138

H B–65 0.33 159 10 3.1 486 682 1114

(a + ad) = agua + aditivo

(c + p) = cemento + puzolana

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Tabla Nº 2: Propiedades del hormigón en estado fresco

Relación

Agr.Fino/agr. Tot.

Relación

Pasta*/vol. H°

asent.

P. U.

Cont. de aire

Mezcla

(%) (%) (cm) (kg / m3)

Consistencia

(%)

H K- 65 46 31 20.3 2599 Fluida 2.70

H C- 60 40 36.1 10.9 2539 Lev. Fluida 1.10

H B- 65 40 32.8 5.0 2 512 Plástica -

*cemento + puzolana + agua

Tabla Nº 3: Pesos de las probetas de HAD según el tiempo de exposición al ataque químico.

Pesos de las probetas de HAD en gramos

Mezcla Inicial a los 800 días a los 1800 días a los 2500 días

Pérdida de peso

A los 2500 días

(%)

H K- 65 4040 3978 3945 3935 2,6

H C- 60 3970 3942 3922 3904 1,7

H B- 65 3918 3890 3878 3845 1,9

Tabla Nº 4: Variación de la resistencia a compresión de los HAD a los 2500 días de exposición al ataque químico

Resistencia a la compresión en Mpa

Mezcla Inicial a los 2500 días de exposición

Pérdida de la

resistencia a

compresión

( %)

H K- 65 67 49,3 26,4

H C- 60 61,8 60,7 1,8

H B- 65 65,5 60 8

Discusión de resultados La variación de peso desde el inicio del ensayo hasta los 2500 días de exposición, según la tabla Nº 3, fue menor en las

mezclas con la adición de ceniza de cascarilla de arroz, en las que no se llegó al 2 % de pérdida.

La variación de resistencia a compresión fue muy sensible en la mezcla sin adición, y prácticamente no hubo variación

en la mezcla C.

En cuanto a la apreciación visual podemos observar que a los 800 días de exposición (Foto Nº 1), la probeta sin

adición presenta el desprendimiento de parte del mortero de recubrimiento, poniendo en evidencia escasa cantidad de

agregados expuestos, mientras que la que contiene adición prácticamente está intacta, salvo el cambio de coloración de

la superficie que estuvo en contacto directo con la solución.

A los 1800 días de exposición (Foto Nº 2), en la mezcla sin adición, la presencia de un número considerable de

agregados expuestos indica el aumento de la pérdida de mortero de recubrimiento en la parte expuesta a la solución,

esto concuerda con la mayor pérdida de peso respecto a las mezclas sin adición especificada anteriormente.

A los 2500 días de exposición (Foto Nº 3), los hormigones con adición se encuentra en la etapa de ablandamiento de la

superficie expuesta, debido a la formación de gel de silíce producto de la descomposición de los compuestos cálcicos de

la pasta. En cambio la mezcla sin adición presenta ya desprendimiento de granos de arena etapa posterior a la anterior.

( Foto Nº 4).

Los factores que tienen gran importancia en el ataque químico al hormigón son: la porosidad, la estructura de poros y

su grado de conectividad en el interior del hormigón. Estos factores influyen en el mecanismo de transporte de la

sustancia perjudicial hacia el interior del hormigón, es decir en las propiedades de permeabilidad, absorción capilar y

difusión. Los HAD por tener baja relación agua- cemento y una estructura granular más compacta presentan baja

permeabilidad y porosidad, por lo que la evolución del deterioro del hormigón es más lento. Mejores condiciones

presentan los hormigones con la incorporación de ceniza de cascarilla de arroz, en reemplazo parcial del cemento, por

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disminuir el tamaño de los poros, entre otros factores, reduciendo la permeabilidad, y consecuentemente dificultando el

ingreso de la sustancia ácida hacia el interior del hormigón.

Foto Nº 1: Probetas de HAD, con adición (izq) y sin Adición (der), a los 800 días de exposición al ataque químico.

Foto Nº 2: Probetas de HAD, con adiciones (der. e izq.) a los 1800 días de exposición al ataque químico.

Foto Nº 3: Probetas de HAD, con adiciones (der. e izq.) a los 2500 días de exposición al ataque químico.

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Foto Nº 4: Probeta de HAD sin adiciones, a los 2500 días de exposición al ataque ácido.

Conclusiones

Según los resultados de las experiencias hasta aquí obtenidos, para un tiempo de exposición de 2500 días, los HAD

elaborados con materiales de la zona del nordeste argentino, tendrían un comportamiento aceptable teniendo en cuenta

las condiciones extremas de agresividad a que fueron expuestos. Los hormigones con adición de ceniza de cascarilla de

arroz, en reemplazo de parte de cemento, presentan una moderada evolución del deterioro de la superficie expuesta en

comparación con los que no poseen adición.

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