alcali silice

UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN

FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA

E.A.P. INGENIERIA CIVIL

INFORME DE :

investigacion

Estudiante:

Manuel Quispe Laura

Docente de Practicas:

Mario Mamani Sanches

tema :

Reacción Alcali Sílice en el concreto

Ciclo :

v

Juliana- 16 de mayo -2013

UPeU-FIA-EAP. Ing. Civil EL VIH DE EL CONCRETO

LA REACCION ALCALI – SILICE

INTRODUCCION

La reacción álcali sílice es un tema que se ha originado desde años atrás, ya que afecta de manera negativa el comportamiento de las estructuras de concreto y la durabilidad de las misma llegando a causa graves perjuicios económicos y a veces llegando a provocar la caída de la estructura.

La reacción álcali-agregado es un fenómeno que ataca al concreto endurecido, con ciertos agregados sensibles, donde al trascurrir el tiempo y como consecuencia de la exposición al medio ambiente sin ninguna manifestación y ante la presencia de sodio y potasio (álcalis) provenientes principalmente del cemento, mas humedad, se origina un gel expansivo que , origina una expansión gradual de la pasta de concreto endurecido ocasionaonando la figuración y desintegración de la estructura. La reactividad álcali-agregado ocurre de dos formas – reacción álcali sílice (RAS) y reacción álcali-carbonato (RAC). La reacción álcali-sílice es más preocupante que la reacción álcali carbonato pues es más común la ocurrencia de agregados conteniendo minerales de sílice.

Existen minerales y rocas que pueden producir ASR (Alkaliy Silica Reactivity), por lo tanto este fenómeno en aun mayor en los andes, debido a la excesiva cantidad de rocas llamadas ANDESITAS, las cuales al combinarse con el cemento en una mezcla produce la ASR. Para que se desarrolle el ASR, es necesario que exista el mineral potencialmente reactivo, una elevada cantidad de álcalis y humedad para que entren en solución y reaccionen con los agregados y un tiempo mínimo usualmente del orden de 5 años o más para que se active la expansión.

La mejor evidencia para descartar si un agregado es inocuo al ASR, es contar con evidencia histórica del uso de la cantera de procedencia por un periodo mínimo de 15 años en la producción de concreto, bajo condiciones de contenido de álcalis, tipo de cemento, humedad y condición de servicio similares a la del proyecto que se quiere ejecutar.

Para calificar agregados ante ASR cuando no hay información anterior, es recomendable empezar con un ensayo petrográfico para detectar minerales sensibles y complementarlo con pruebas estandarizadas: química, ensayos acelerados en prismas de mortero, ensayos en prismas de concreto, para tener mayores elementos de juicio sobre las tendencias de comportamiento.

Se conoce que se trata de una reacción lenta y de acuerdo a investigaciones arrojan como resultado evidencias que se han observado luego de transcurridos un periodo entre 5 y 10 años de la construcción de la estructura en concreto.

OBJETIVOS

buscar nuevos aspectos que ayuden a mitigar este tipo de reacciones en el concreto.

Prevenir los efectos de el álcali sílice en el concreto endurecido

Conocer que efectos produce la reacción alcali sílice en el concreto endurecido

Entender en cuanto tiempo se activa el sílice dentro de la mescla de concreto endurecido.

Identificar los tipos de álcalis que existen.

Hipótesis:

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En la actualidad se ha visto el fallo prematuro de muchas estructuras de concreto esto debido a la reacción álcali sílice, producido por los agregados que son reactivos al sílice,la reacción álcali sílice entra en acción pasado 5 años de concluida la estructura, sin dar margen para el ingeniero de darse cuenta de el efecto que este puedo producir en su obra.

DESARROLLO DE LA INVESTIGACION

Empezaremos definiendo que es la palabra Álcali. Según la literatura se puede definir la palabra álcali como:

Son óxidos, hidróxidos y carbonatos de los metales alcalinos. Actúan como bases fuertes y son solubles en agua.Hidróxido de amonio o de los metales alcalinos, que pueden actuar como bases enérgicas debido a que son muy solubles en agua.

QUE ES LA REACCION ALCALI-AGREGADO?

Es un agente o agentes que atacan al concreto endurecido fabricado con un determinado tipo de agregados, donde al transcurrir el tiempo y como consecuencia de la exposición al medio ambiente y ante la presencia de sodio y potasio, mas humedad, presión ambiental y temperatura, alrededor de la partícula gruesa generan factores que dan origen a un expansión gradual de la pasta hasta se produce el fisura miento y desintegración de la estructura, por lo tanto el concreto pierde resistencia y se disminuye el modulo de elasticidad del concreto, y los mas grave del caso, el concreto disminuye ostensiblemente la durabilidad.

La reacción álcali-agregado presenta las siguientes características:

Pueden transcurrir periodos de hasta de 5 años para que se comience a manifestar esta patología. Una vez que se activa este proceso, se va presentando un deterioro progresivo de la estructura que se va

incrementando en el tiempo

Las reacciones álcali – agregado pueden ser de dos tipos:

1. Reacción Álcali – Sílice.- (o álcali-agregado).- Esta puede ocurrir entre los iones álcali del cemento (o de fuentes extrañas al hormigón) y las fases amorfas y micro cristalinas de la sílice que pueden estar presentes en los agregados. Las rocas que podrían provocar esta reacción contienen ópalo, calcedonia o pueden ser rocas volcánicas vítreas riolíticas.

2. Reacción Álcali – Carbonatos.- Esta se produce entre los álcalis y piedras calizas dolomíticas.

Son susceptibles de reaccionar las piedras calizas arcillosas dolomíticas, andesita y las calizas magnesianas.

El primero es el caso más común y más importante y existen antecedentes se han presentado casos de extrema gravedad en nuestra región de puno por ser una zona alto andina y contener la piedra andesita como agregado en las mesclas de concreto.

El problema se manifiesta en presencia de agua, es decir en estructuras que están permanentemente húmedas como las obras hidráulicas. es preciso conocer que un elevado porcentaje del material rocoso existente en nuestras zonas andinos es la “andesita” (de Andes) y otras rocas volcánicas que están clasificadas entre las potencialmente reactivas.

FASES DE LA REACCION ALCALI AGREGADO

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Figura 1: Agregado reactivo dentro Figura

fig 2: La presencia de humedad de la pasta y de cemento con activa la reacción alcálisis.

Figura 3: Hinchamiento y fisuración.

“Cabe resaltar que la reacción álcali-agregado es un fenómeno de carácter expansivo que tiene su origen en la interacción química de los álcalis liberados por la hidratación del cemento (u otra fuente) y los minerales reactivos (como la sílice amorfa) que contienen algunos agregados”. (César Echavarria)

TIPOS DE REACCIONES ALCALI AGREGADOS

Dentro de varias investigaciones se han encontrado dos tipos de reacciones que se presentan comúnmente en el concreto, son las siguientes:

Reacción Álcali-Sílice (RAS). Reacción Álcali-Carbonato (RAC).

De estas dos reacciones la más estudiada y analizada es la reacción Álcali-Sílice debido a la gran diversidad de agentes minerales que intervienen en este fenómeno. “La reacción Álcali-Carbonato se presenta en muy raras ocasiones debido a

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que los materiales y componentesque producen esta reacción no se emplean para producir concreto por no aportar a la mezcla dureza y resistencia”. (Noticreto 95).

Como ya se ha descrito anteriormente, hay variedad de minerales y rocas que facilitan este tipo de reacciones dentro de las que se encuentran:

Reacción álcali-sílice: argilitas, calcedonia, dolomitas, cuarcitas, dacitas, filita, ópalo, pizarras, riolitas, tridimita, vidrio silicio, vidrio sintético, entre otras.

Reacción álcali-carbonato: calizas dolomíticas, dolomitas calciticas, dolmitas de grado fino.

CONDICIONAMIENTOS DE AGREGADOS A LA MEZCLA

En las siguientes tablas se presenta unas idealizaciones del porcentaje óptimo en cuanto agregados para que la mezcla de concreto no presente reactividad potencial en las reacciones tratadas.

Agregado Fino

El agregado fino no puede presentar reactividad potencial (álcali sílice y/o álcali-carbonato) con los hidróxidos alcalinos de la pasta de cemento (Na2O y K2O). (César Echavarria).

Agregado Grueso

El agregado grueso puede presentar reactividad potencial (álcali sílice y/o álcali-carbonato) debido a el gran numero de vacíos que puede provocar dando lugar a que se origine el gel expansivo.(Na2O y K2O). (Cesar Echavarria).

REACCIÓN ALCALI-SILICE

La reacción álcali-sílice en ciertos casos puede causar un gran deterioro de la estructura lo cual conlleva a un impacto económico importante. Los componentes para que esta reacción son varios, como lo son minerales y rocas comentados anteriormente como lo son el cemento, el agua, los agregados, adiciones minerales y aditivos, los cuales son capaces de combinarse generando una composición que incrementa su volumen con la humedad y por su exposición al medio ambiente.

No todos los elementos de composición silícea responden a la reacción álcali-sílice, pueden presentarse casos en los cuales estos componentes no son reactivos. A continuación se presentan unas fotografías con el estado de fisuración que se puede presentar en la reacción álcali-sílice.

Figura 3: Fotografías puede observarse el estado de fisuración que pueden presentar las estructuras afectadas por RAS.

FASES DE AGRIETAMIENTO (RAS)

FASE 1. La parte superficial pierde humedad: suave retracción por secado.

FASE 2. Reacción alcali-sílice + formación de gel (la formación del gel puede originar reducción inicial de volumen) + absorción de humedad + hinchamiento+ presión = separación de las grietas superficiales y posible exudación del gel.

FASE 3. La reacción continúa hasta: La sílice se termine, el pH se reduzca, haya suficiente secado superficial

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Fase 1 de agrietamiento RAS



ENSAYO PARA DETECTAR RAS“Si no existe documentación sobre los agregados a utilizar, el primer estudio que se debe realizar es el Ensayo Petrográfico (ASTM C-294). En este ensayo se emplea un microscopio de luz polarizada, cuyo análisis presenta si el agregado tiene algunos componentes de los minerales que pueden generar una reacción. Si en la petrografía no es detectado ningún componente dañino, el agregado se considera inocuo”. (Noticreto 95).

El ensayo petrográfico consiste de un análisis en el microscopio, en donde se utiliza la mineralogía óptica que es una aplicación de la física de la luz al estudio de los minerales.La petrografía viene del latín petra; que significa piedra y del griego graphein; que traduce describir, lo que literalmente significa descripción de las rocas. La base de la Petrografía es el estudio al microscopio de las superficies pulidas, de rocas

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y materiales inmersos en resinas de índices de refracción conocido, que por exposición a la luz permiten analizar las secciones delgadas que proyectan. EL ANÁLISIS PETROGRÁFICO Y EL CONCRETO

El microscopio petrográfico ha sido utilizado desde mediados del siglo XIX por los geólogos para entender e interpretar la génesis y mineralogía de las rocas..La Petrografía del concreto es aplicable a los agregados del concreto, al concreto, al mortero, al yeso, al estuco, al ladrillo, al grout y mezclas similares del cemento de Pórtland. La petrografía combina la inspección visual con el examen microscópico usando el estereoscopio, el microscopio petrográfico y el microscopio metalográfico. La interpretación de lo encontrado proporciona ayuda valiosa en el desarrollo de soluciones prácticas a los problemas que se presentan en las construcciones. La información que se determina en el estudio petrográfico del concreto se hace usando las pautas dadas en la norma ASTM C 856. "Norma para la examinación por microscopio petrográfico del concreto endurecido"

El análisis petrográfico determina:o Condiciones del materialo Causas del deterioro del concretoo Probable comportamiento futuroo Conformidad con la especificación del proyecto

Descripción del concreto, definiendo:o Grado de hidratación del cementoo Estimación de la relación A/Co Grado de carbonatación en la pasta de cementoo Presencia de ceniza volante y estimación de la cantidado Grado de corrosión en el acero de refuerzoo Identificación de la evidencia de la reacción patógena álcali-agregado, ataque del sulfato, o el

otro ataque químicoo Identificación del potencial reactivo de los agregadoso Evidencia de un curado incorrectoo Estimación del contenido de aireo Evidencia temprano de congelamiento tempranoo Causas de fisuración

El análisis petrográfico se suple a menudo con análisis químico, con análisis de difracción de rayos X y de la exploración con microscopia electrónica. Las pruebas físicas desarrollan datos sobre fuerza a compresión, cambio de volumen, contenido del aire del concreto endurecido, durabilidad, permeabilidad y contenido de Ión cloruro. De acuerdo a los datos arrojados por el ensayo petrográfico, si se encuentra alguno de los minerales mencionados anteriormente (minerales y rocas que pueden ser potencialmente reactivos con los álcalis de cementos), se debe recurrir a ensayos los cuales se basan en la simulación aceleradas del fenómeno.

A continuación se muestran seis ejemplos de análisis petrográficos y utilización del estero microscopio, aplicados a la tecnología de concreto específicamente al diagnóstico de daños, realizados por Construction Technology Laboratories, Inc., Illinois, Estados Unidos, aplicados a pavimentos de concreto que presentaban lesiones y daños causados por el álcali silice.

Figura 1. Las grietas abiertas se llenan parcialmente con el gel producido por la roca andesita. Se evidencian daños después de un promedio de 5 años, terminada la obra.

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Figura 2. Las microfisuras son resultado del gel expansivo en el concreto, inadecuado vibrado del pavimento.

Figura 3. Una microfotografía de la sección delgada de un pavimento de concreto que muestragrietas resultado de la reacción álcali silice, que afecta seriamente de durabilidad. La longitudfotografiada es de 4.1 milímetros3.

En cada ensayo se establece un valor límite para cada edad de prueba, si en el ensayo se supera el valor recomendado, el agregado puede tener problemas de reactividad es recomendable realizar los ensayos tipo lento si se dispone de tiempo y recursos. El objeto de los estudios lentos es comparar el resultado de varias muestras y establecer una tendencia de comportamientos peligrosos, de tal forma que se puedan obtener datos certeros del ensayo.

tal com se muestra en las imágenes anteriores se puede descartar la utilización de cierto tipo de agregados, hay forma de obtener los mismos procedentes de otras fuentes disponibles sin las características de peligrosidad que representan las otras. También se debe evaluar otras medidas como controlar la cantidad de alcálisis que intervendrán en el proceso para usarlos con la seguridad que no se activaran.

COMO DIAGNOSTICAS LA REACCION (RAS)No es complicado identificar y determinar si se presenta la reacción Álcali-Sílice, se pueden determinar de la siguiente manera:

Fisuración por expansión. Extracción de núcleos con perforadora diamantina, para posteriormente ser evaluada en un laboratorio con el

microscopio petrográfico de acuerdo con la ASTM C 856. Otra forma es emplear el método estandarizado de las ASTM C 856 y de la AASHTO T 299, la cual consiste en

impregnar la superficie del concreto con una solución de acetato de uranil, y luego hacer una observación con luz ultravioleta con una determinada longitud de onda que revela la presencia del gel con una luminosidad verde amarillenta.

REACCION ALCALI CARBONATOUna reacción álcali-carbonato es una reacción entre los álcalis (sodio y potasio) del cemento pórtland y ciertas rocas carbonatadas, particularmente la dolomita calcítica y las calizas dolomíticas, presentes en algunos agregados; los productos de la reacción pueden provocar la expansión o fisuración anormal del hormigón bajo

Esta reacción se presenta en concreto que tienen en su mezcla rocas carbonatadas como áridos.

Se pueden presentar las siguientes reacciones álcali-carbonato:

Las rocas carbonatadas reaccionan con los álcalis presentes en los poros del concreto produciendo expansiones y fisuraciones nocivas.

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ENSAYO PARA DETERMINAR LA REACCIÓN RAC

Para apreciar las posibilidades expansivas de los materiales calcáreos se utiliza la norma ASTM 596-69 (1986) "Potencial alkali reactivity of carbonate for concrete aggregates (rock cylinder method").

NORMAS PARA EL ENSAYOENSAYO LENTO DE BARRAS DE MORTERO

ASTM C 227EXAMEN PETROGRÁFICO

(ASTM C 295) (UNE-EN 932-3, AENOR, 1997) (RILEM TC106/97/11)ENSAYO QUÍMICO

(ASTM C 289 )(P 18 589 “ENSAYO CINÉTICO”)(UNE 146 507-EX, AENOR 1999)ENSAYO ACELERADO DE BARRAS DE MORTERO

ASTM C 1260 (CSA A23.2-25A) (UNE 146 508EX, AENOR 1999)ENSAYO DE PRISMAS DE HORMIGÓN

ASTM C 1293 (CSA A23.2-14A) (UNE 146 509EX, AENOR 1999)ENSAYO PRISMAS DE CONCRETO

ASTM C 1567ENSAYO REACTIVIDAD AGREGADO CARBONATO

ASTM C 586

SOLUCION DE EL PROBLEMA:

Para controlar el contenido de alcálisis se recomienda:

El uso de cementos fabricados con un contenido de alcálisis que no sobrepaso el 0.6%, llamados de bajo contenido de alcálisis (cementos tipo II y tipo V).

El contenido de álcalis se puede expresar en términos de sodio equivalente:

Sodio equivalente en peso = Na2O + 0.685 K2O (Norma ASTM)

Cuando el valor del sodio equivalente se encuentra por debajo de 0.6% en peso, la reacción álcali-sílice no se puede llevar a cabo.

Otra opción es limitar el contenido total de alcálisis de las mezclas de concreto reales dependiendo del tipo de exposición que tendrá el concreto in situ. En este caso se debe tener en cuenta los álcalis que pueden aportar los agregados, el agua y las adiciones de minerales.

Se podría pensar en la disminución de contenido de cemento, ya que el cemento es uno de los mayores causantes de esta reacción. Si se disminuye el contenido de cemento, este se puede reemplazar con adiciones minerales como puzolanas, cenizas volantes, escorias, etc. Estas adiciones permiten el reemplazo del cemento entre el 10% y 50%, reduciendo la permeabilidad y además obteniendo como beneficio la neutralidad química de la reacción.

Recientes estudios sugieren la utilización como aditivo químico las sales de litio, que han arrojado como resultado ser efectivas en neutralizar la acción de los alcálisis formando un gel no expansivo.

Inhibir el ingreso de humedad con pinturas, bitumenes, láminas plásticas, etc, si no es posible controlar la humedad externa es recomendable reducir la porosidad y su permeabilidad limitando la relación agua/cemento a valores no mayores a 0.50 omenos. Es beneficiosa también la utilización de adiciones minerales ya que reduce la permeabilidad.

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Si se tiene un valor de 0.40 de relación agua/cemento, funciona con la humedad interna ya que en estos casos no sobra agua de lubricación ya que el agua interna disponible es totalmente consumida en el proceso de hidratación.

Para prevenir el fenómeno lo ideal es no utilizar agregados potencialmente reactivos según las normas NTC-175 o ASTM C-295.

Las condiciones de humedecimiento y secado intermitente también contribuyen al fenómeno (generando mayor expansión). Por ello la impermeabilización del hormigón puede atenuar e inclusive evitar la expansión.

El uso de adiciones como micro sílice se considera muy adecuado para reducir las expansiones gracias a su capacidad para fijar álcalis.

El uso de aire ocluido en el hormigón es también eficaz para reducir las expansiones debidas a la reacción álcali-sílice.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

La reacción álcali-sílice (ASR) es una de las causas por las cuales se deterioran las autopistas, vías, puentes, parqueaderos, garajes y otras estructuras de concreto. Los gastos ocasionados por reparar y reemplazar el concreto.La ASR aparece usualmente entre los 5 y 15 años después de la colocación del concreto y comúnmente es mal diagnosticada, debido a que son varios los factores que contribuyen al problema. Estos son:

Agregados reactivos Cemento con un alto contenido de álcali Fuentes de álcali externas Medios marinos Condiciones climáticas (hielo-deshielo/ciclos de humedecimiento y secado) Agentes causantes de corrosión como sales de deshielo y cloruros Cargas de tráfico

Síntomas de la posible presencia de ASR Las fracturas ocasionadas por la ASR se presentan en la mayoría de los casos en forma de Y y se complementan con un mapeo en la superficie del concreto. Otras señales son los

resquebrajamientos y desprendimientos.

Pruebas de laboratorio Se han implementado diversos mecanismos para detectar la presencia de ASR, los cuales se encuentran cobijados por la normativa internacional.

Método químico Método de prueba de reactividad potencial de los agregados, contenido en la norma ASTM C-289. Este método de ensayo incluye las determinaciones químicas del potencial de reactividad de los agregados con álcali en concreto de cemento, como se indica por el método de reacción durante 24 horas a 80 ºC entre 1 N de solución de hidróxido de sodio y agregados que han sido pasados por el tamiz Nº 50 y retenido por el Nº 100.

Examen petrográfico Guía normalizada para el examen petrográfico de los agregados para concreto, contenida en la norma ASTM C-295. Es muy confiable en la identificación de las fases mineralógicas que pueden ser susceptibles a la ASR, si la prueba es hecha por un petrógrafo experimentado y con conocimientos del concreto. Sin embargo, qué tan reactivo el material puede ser, es solo una propiedad que se evalúa cualitativamente. Método del Mortero y la Barra Método de Prueba Normalizado para la reacción álcali agregado contenido en la norma ASTM C – 227. Este método suele fallar al mostrar la reactividad de muchos materiales.Método rápido del mortero y la barra Método de prueba normalizado para la reacción álcali potencial de los agregados contenido en la norma ASTM C-1260. A través de este procedimiento se identifica correctamente si los límites usados en ciertos agregados son lo suficientemente bajos para evitar la reacción. Algunos agregados sin historial reactivo en el campo aparecen como reactivos en esta prueba, lo cual simplemente indica que los agregados fueron empleados en situaciones no riesgosas o con muy baja posibilidad de ASR.

Método del prisma de concreto Método de prueba normalizado para determinar el cambio en longitud del concreto ocasionada por la ASR contenido en la norma ASTM C-1293. Esta prueba es considerada por muchos la más efectiva y confiable. Infortunadamente, realizarla toma un año. Puede dar falsos Negativos particularmente en el caso de los agregados finos, los cuales han mostrado en el campo reacciones perjudiciales.

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Examen petrográfico del concreto endurecido Practica normalizada contenida en la norma ASTM C - 856. Quizás la prueba del potencial de reacción del agregado es la evidencia directa obtenida de la reacción en el campo, la cual se evalúa mediante esta prueba. Sin embargo, un resultado negativo podría solo concluir que no existe reacción en el espécimen de concreto tomado como muestra, y no, que no podrá reaccionar cuando se someta a circunstancias distintas. En otras palabras, mediante este método se puede obtener prueba positiva de reactividad más no una prueba negativa.

Método de comprobación de prevención Método de prueba normalizado para determinar la efectividad de los aditivos minerales o de la escoria granulada de alto horno para prevenir la expansión del concreto debido a la reacción álcali-sílice, contenida en la norma ASTM C-441. A pesar de que este método no está dirigido a los agregados, con él se prueba la efectividad de los agregados minerales por su efecto en la expansión de los morteros hechos con vidrio (Pyrex glass) como agregado. El comportamiento con agregados reales debe considerarse de manera diferente.

Empleo de agregados no reactivos Una forma simple de evitar la ASR es el empleo de agregados no reactivos. Sin embargo, esto depende de la ubicación geográfica, geología y costo, pues muchos agregados son reactivos y el costo de adquirir agregados no reactivos puede ser eventualmente alto, ya sea porque las fuentes de agregados no alcalinos pueden ser escasas, o porque transportarlos una distancia mayor de 80 km aumenta significativamente los costos. Investigaciones realizadas por la Asociación del Cemento y Concreto de Nueva Zelandia afirman que la expansión debida a la reacción álcali-agregado varía según el porcentaje de participación del agregado reactivo en la mezcla de concreto. Concluye que la adición del 10% de agregados reactivos ocasiona el máximo porcentaje de expansión (puede llegar a ser del 0,55%); si de este punto en adelante se incrementa el porcentaje de agregados potencialmente reactivos adicionados a la mezcla, la expansión producida en la mezcla disminuye, siendo del 0.03% para mezclas compuestas en un 100% de agregados reactivos.

Reducción de la cantidad de cemento alcalino Otra posible solución es reducir la cantidad de cemento alcalino. Sin embargo, tiene desventajas pues la producción de cementos bajos en álcali puede hacerse difícil y posiblemente implica mayores costos de adquisición. En los procesos para disminuir el contenido de álcali en el cemento se aumentan los consumos de energía de las plantas de cemento y se producen desechos que deben tener un adecuado control ambiental. En la mayoría de los casos, la reducción en el contenido de álcali no alcanza a mitigar la alta reactivada de los agregados. De otro lado, su reducción en el cemento es menos eficiente en presencia de suelos alcalinos y de sales de deshielo, que aumentan el contenido total de álcali de la estructura de concreto. El contenido de álcali también puede aumentarse por la reacción de los aditivos minerales y químicos e inclusive por los mismos agregados. Además los ciclos de humedecimiento y secado tienden a concentrar depósitos de álcali.Puzolanas y aditivos minerales Estos aditivos se han usado para mitigar la ASR con resultados variables.

Algunas de las puzolanas más comúnmente usadas son: Ceniza volátil clase F Ceniza volátil clase C

Escoria granulada de alto horno Humo de sílice

Puzolanas naturales

Con excepción de las puzolanas naturales, todos estos aditivos minerales son esencialmente subproductos. A pesar de que en EE.UU. la Agencia para la Protección del Medio Ambiente (EPA) estimula el uso de materiales reciclables como la ceniza volátil o las escorias granuladas de alto horno, estos materiales deben probar rutinariamente que cumplen ciertas especificaciones. La cantidad necesaria de cada elemento para mitigar la ASR varía de acuerdo con la fuente, agregado, tipo de puzolana, carga de álcali del sistema, condiciones ambientales y de servicio del concreto, geometría de la estructura, y el nivel de riesgo tolerable del daño producido por la ASR, que la estructura puede soportar. El Instituto Americano del Concreto (ACI) completó en 1998 un reporte (ACI 221.1R, 1998) en el que se determinó que perdigones densificados de humo de sílice no se dispersan muy bien cuando se mezclan y pueden comportarse como agregados reactivos y producir fisuramientos. Se encontró además que los agregados con un tamaño de partícula menor al de diseño producen menos expansión. En un reporte anterior (ACI 232.2R,1996) se indicó que pequeños aumentos en la tasa de dosificación del aditivo incorporado de aire son comúnmente necesarios para asegurar que el contenido de aire incorporado requerido se obtendrá al emplear puzolanas. Igualmente, el ACI había desarrollado una guía para el uso de escoria de alto horno en el concreto (ACI 233R, 1995). El empleo de puzolanas como aditivos minerales debe hacerse con mucha atención, ya que es difícil desarrollar mezclas que sean prácticas en la colocación en campo y que a la vez mejoren la durabilidad y mitiguen la ASR. Una de las puzolanas más prácticas es la ceniza volante clase F; por sí sola puede no ser tan efectiva para mitigar la ASR en concreto expuesto a sales de cloruro, como medios ambientales marinos y sales de deshielo. La tecnología del litio Estos aditivos pueden tener la respuesta a una solución real a los problemas que el ASR ocasiona al concreto. Muchas agencias e investigadores han realizado estudios con litio durante más de cinco décadas. Como resultado de esta amplia investigación, el Programa Estratégico de Investigación de Vías, The Strategic Highway Research Program (SHRP) coloca componentes de litio en la corta lista de medidas de prevención y remedios para las ASR (Reporte C343). Además, muchas especificaciones nacionales y

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locales incluyen ahora las tecnologías de litio como fuertes herramientas para combatir la ASR. Desde los hallazgos logrados por el SHRP, los aditivos basados en litio se han optimizado para suministrar un rango de productos hechos especialmente para aplicaciones especificas.

En general, los aditivos de litio ofrecen lo siguiente:

Permiten el uso de agregados locales reactivos, trayendo como beneficio inmediato el costo. Aumentan la vida de las estructuras de concreto al permitir lograr los valores óptimos de diseño. Los aditivos basados en nitrato de litio y vidrio se han creado para ser seguros, fáciles de manipular y benignos desde el

punto de vista ambiental. Adicionalmente, no tienen efectos significativos en otras propiedades del concreto.

A pesar de que los aditivos de litio pueden cargar con todo el peso en la reducción de la ASR, su mejor uso se obtiene cuando se combinan los efectos positivos de las puzolanas con los químicos del litio, para fabricar así, un concreto resistente a la ASR y con durabilidad mejorada. Cómo funciona el litio para controlar la ASR Las evidencias indican que el litio forma un gel de álcali-silice que no es expansivo. Los silicatos de litio son menos solubles en agua y no la absorben ni la retienen, como sí lo hacen los silicatos de sodio y potasio. Mientras que esta reacción parece irreversible, se requiere de suficiente litio para contrarrestar los álcalis presentes en la mezcla de concreto. Cómo mitigar futuras expansiones Tratar el concreto afectado con ASR puede ser una alternativa viable y económica para extender la vida de las estructuras de concreto. Existen dos preocupaciones principales cuando se trata de concreto endurecido:

Mitigar las expansiones futuras ocasionadas por la ASR Reparar el daño ya causado por la ASR La reducción temprana de la expansión producida por la ASR alargará la

vida de la estructura y ampliará el plazo antes de que se necesiten reparaciones. Al emplear tratamientos basados en litio, se reducirán significativamente las expansiones ocasionadas por la ASR, extendiendo la vida de la estructura. El producto puede aplicarse por aerosol o sumergiendo el elemento, por inyección a presión, impregnación al vacío o mediante inyección eléctrica. Si el problema de la ASR no se atiende, la expansión continuará y serán fallidos los métodos tradicionales de reparación. De hecho, estos métodos empeoran la situación en el concreto endurecido al suministrar una fuente fresca de álcali, si el elemento no se ha tratado con litio. Una vez se ha aplicado la solución de litio, pueden realizarse los parcheos y reparaciones usando técnicas convencionales de concreto. Se obtendrán mejores resultados si los sistemas de reparación empleados incorporan un aditivo compatible de litio.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Una de las causas del deterioro del concreto, que ha sido objeto de más estudios en los últimos años es la denominada reacción álcali-silice, que se origina entre determinados agregados activos y los óxidos de sodio y potasio del cemento. La reacción se inicia en la superficie del agregado y se produce en la interface con la pasta de cementos formando un gel que toma agua y se dilata creando presiones internas que llevan a la rotura del material.

- La expansión del hormigón es relativamente rápida; el agrietamiento de las estructuras se observa dentro de los 10 años posteriores a suconstrucción.

- Es fundamental evaluar y revisar las características de las zonas de donde provienen los agregados, ya que por medio de este control se puede evitar y reducir en gran medida las reacciones álcali-agregados.

- Es importante que se mantenga un control constante sobre nuestras estructuras en concreto para validar su comportamiento y mitigar los efectos dañinos que podrían causar esta reacción en el concreto.

- Es de gran ayuda la información del comportamiento a través del tiempo de las estructuras, ya que se puede determinar si los materiales y agregados que utilizamos en la mezcla de concreto son los óptimos para la durabilidad de las estructuras. Si no es así, se debe buscar nuevas fuentes las cuales nos proporcionen características buenas y de poca reactividad para la durabilidad de la estructura.

No es recomendable rechazar agregados basándose en una sola prueba pues todas tienen un margen de error importante.

Es necesario un especialista. Cuando hay probabilidad de reactividad potencial es recomendable tomar precauciones para mitigar este riesgo a través del empleo de cemento con bajo contenido de álcalis (menor de 0,6%), uso de adiciones minerales tales como puzolanas, cenizas volantes, escorias y microsílice como reemplazo parcial del cemento, limitar el

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contenido total de álcalis en las mezclas de concreto a valores entre 1,8 kg/m33 y 3,0 kg/m33 dependiendo del caso en particular y finalmente emplear sales de litio como aditivo neutralizador

BIBLIOGRAFÍA

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