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may. 20 de 2013
Agregados
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Resumen:

La reacción álcali-agregado se manifiesta en forma de fisuras en la masa del concreto, debidas al aumento de volumen que la caracteriza, con el consiguiente deterioro de las estructuras y el seguimiento de su vulnerabilidad a cargas externas.

La evolución de la industria de construcción en Colombia en los últimos años ha conducido a avances sustanciales en el campo administrativo y financiero, y a la normalización de muchas actividades y componentes, que han permitido una real disminución de costos y la oferta de un producto de la mejor calidad al usuario.

Como parte de esta evolución también se ha hecho mucho énfasis en el  control de calidad de los materiales de construcción en este aspecto, particularmente en el área de los concretos, por la gran evolución que ha vivido en los últimos años.

El concreto preparado con ciertos agregados, de los cuales los más conocidos son las liditas, las diabasas, puede deteriorarse debido a una reacción química entre los agregados y los álcalis presentes en el cemento. Cuando las condiciones ambientales son favorables a la ocurrencia de la reacción.

Este fenómeno conocido con el nombre de álcali agregado, ha recibido en los últimos años mucha atención en nuestro medio ya que en algunas partes del país se pueden encontrar agregados potencialmente reactivos.

Reacción Álcali Agregado

La Reacción Álcali-Agregado ha sido objeto de numerosas investigaciones desde su identificación en California (stanton, 1940, Stanton et al. 1942, Hansen 1944, MC Connell el al, 1950, Pepper and Mather, 1959, Hadley 1960, Swenson, 1973, Veronelli, 1975, Ming Shu, T., y su Fen, H, 1980, Gillot, 1986, Holderbank, 1986).

El conocimiento acumulado sobre esta reacción, su mecanismo, sus causas y medidas preventivas, ha permitido un mejor manejo de los problemas asociados a ella.

A continuación vamos a definir la reacción álcalis-sílice en dos partes:

Álcalis:

Se acostumbra calcular el contenido total de álcalis en el cemento como el equivalente de Na2O mediante la siguiente expresión:

Se calcula el contenido total de álcalis en el cemento

Se ha considerado hasta ahora un contenido total de álcalis de 0.6% como el límite superior aceptable para cemento que se utilicen en la fabricación de concreto con agregados considerados reactivos.

Es importante conocer que los álcalis pueden resultar de la reacción del hidróxido de calcio formado por la hidratación del cementocomo el álcali de los minerales insolubles en el agregado, o de fuentes externas como el agua usada en la preparación del concreto, los aditivos, aguas subterráneas, o sales alcalina solubles en los agregados.

El exceso de álcali contenido en los poros del concreto endurecido, por encima de los necesarios para las reacciones normales de fraguado, da lugar a productos de reacción que causan aumentos de volumen en la masa de concreto que pueden llegar a ser de deterioro en las estructuras.


El exceso de álcali en los poros del concreto endurecido

La reacción álcali-sílice da  lugar a la formación de un gel de silicato de sodio.

Una vez formado el gel puede absorber agua, que trae como consecuencia el aumento de volumen y consiguiente aumento de presión en el concreto lo que ocasiona la fisuración y el deterioro del concreto. Adicionalmente, el exceso de  agua y la exfoliación de algunos minerales juzgan un papel importante en la expansión del concreto.

La literatura sobre este tema habla que el contenido total de álcalis del Cemento Portland es un indicador confiable en presencia de agregados reactivos debido a que normalmente, todos los álcalis pueden ser liberados durante la hidratación del cemento. Esto a dado lugar a unas especificaciones diferente a lo que habitualmente se considera.


Todos los álcalis pueden ser liberados

Sección de concreto vista con un microscopio petrográfico, en la que se evidencia una partícula de agregadosilíceo (a la derecha de la imagen) donde el gel de sílice ha generado grietas al concreto desde el interior. Foto: http://www.understanding-cement.com/alkali-silica.html

Agregados Reactivos

Los agregados considerados como reactivos tienen presencia en el cuarzo, en su forma criptocristalina en rocas sedimentarias (caso del chert o lidita, ópalo, calcedonial), y menos comúnmente el cuarzo grueso granular, fracturado y deformado y tectónicamente, de las rocas platónicas y metamórficas (cuarzo ondulatorio en sílice de rocas minerales y rocas ácidas a intermedias).

La reactividad de los agregados está afectada

La reactividad de los agregados está afectada por sus propiedades físicas, en particular por el tamaño de las partículas: un agregado de una misma especies mineral puede causar un efecto de deterioro  cuando se encuentra en el tamaño de grava.

Para cada tipo de agregado reactivo tiene lugar una máxima expansión cuando se encuentra presente una cierta proporción del agregado en la mezcla del concreto.

Otros agentes que pueden generar algún tipo de reactividad alcali-sílice

  • Condiciones ambientales

Las condiciones necesarias para que ocurra la reacción álcali-agregado son una elevada humedad de ambiente o el humedecimiento y secado cíclico del concreto. En un concreto que permanezca seco no se presenta la reacción álcali-agregado. Ello es debido a que una vez se presenta la reacción inicial con formación de un  gel de silicato de sodio, la expansión subsiguiente es el resultado de la absorción de agua por el gel.

  • Temperatura

La temperatura tiene un efecto considerable sobre la reacción álcali-agregado. A temperaturas muy bajas la reacción es demasiado lenta para que ocurra daño alguno durante la vida de la estructura. A temperatura elevada la velocidad de la reacción es mucho más rápida y aumenta también la producción del gel de silicato de sodio, pero su viscosidad disminuye con la temperatura y esto reduce la presión de expansión generada por el gel y, en consecuencia, disminuye la magnitud del daño al concreto; debe, considerarse que a temperaturas elevadas es menos que pueda contarse con la de humedad adecuada para que la reacción tenga lugar.

  • Fuentes externas de álcalis

Las principales fuentes externas de álcalis son las sales presentes en el agua del mar o en la brisa marina. Los álcalis derivados de tales fuentes pueden acumularse en el fluido de los poros del concreto aumentando su alcalinidad y la posibilidad de reacción con los agregados.

Evidencia de la reacción álcali-agregado en el concreto

Los síntomas más comunes  de la ocurrencia de reacción álcali-agregado en las estructuras del concreto son:

-Expansión y deformación de miembros estructurales
-Fisura en forma de Y
-Presencia de gel
-Gotas de gel que pueden observarse en la superficie aisladas del concreto o rellenando fisuras.

Normas para el ensayo

Ensayo lento de barras de mortero
ASTM C 227

Examen 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 1567

Ensayo reactividad agregado carbonato
ASTM C 586

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

 

 

"Para cada tipo de agregado reactivo tiene lugar una máxima expansión cuando se encuentra presente una cierta proporción del agregado en la mezcla del concreto".

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Conclusión

Es importante tener en cuenta todos los factores que pueden influir en la reacción Álcali Agregado, desde la composición de la mezcla hasta la temperatura a la que finalmente estará expuesta, para poder garantizar un funcionamiento óptimo de los materiales a través del tiempo.

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