TEcnologia De Cementos

TRABAJO DE MATERIALES

DE

CONSTRUCCIÓN

ESTUDIO DE REACTIVIDAD ÁRIDO-ÁLCALIS

ALEJANDRO MATEO RUIZ

ÍNDICE

 INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………………..página 3

 REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE………………………………………………………………..página 3-6-

 FACTORES QUE AFECTAN A LA REACCIÓN…………………………………………página 6-9

 MÉTODOS DE ENSAYO PARA LA DETECCIÓN DE ÁRIDOS REACTIVOS……..página 9-10

 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………página 11

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo del trabajo consiste, en estudiar las reacciones de interacción entre los áridos y los componentes de la fase intersticial del hormigón. Esta reacción álcali-sílice en casos extremos puede ocasionar problemas estructurales y económicos.

En estructuras construidas con hormigón elaborado a partir de un conjunto de materiales, cuyos componentes son capaces de combinarse químicamente y formar un compuesto que es capaz de incrementar su volumen. Dicho incremento de volumen origina graves problemas de rotura de la estructura y fisuraciones del material.

2. REACCIÓN ÁLCALI-SÍLICE

En la fabricación del hormigón, la hidratación del portland, da como resultado una solución intersticial que contiene hidróxidos de sodio, potasio y calcio. Los hidróxidos de sodio y potasio se encuentran presentes en la solución, mientras que los de sodio se encuentran en forma cristalizada.

La reacción álcali-sílice se produce cuando la disolución alcalina de los poros del hormigón y los minerales silíceos de algunos áridos reaccionan para constituir un gel, que al absorber el agua, aumentan considerablemente de volumen.

La expansión viene determinada por la presión osmótica. Los geles de silicato alcalino ejercen grandes presiones durante el proceso expansivo, mucho mayores que la resistencia a tracción del hormigón.

Las reacciones que se producen son dos, y se realizan simultáneamente:

• Primera reacción: se trata de una reacción ácido-base. Se produce la neutralización de los grupos silanol (Si-OH) por la solución alcalina con sosa cáustica.

El silanol reacciona con el (OH-) y da como producto el SiO-, que al reaccionar con el Na+, produce un gel de silicato.

SiOH + OH- SiO- + H2O

SiO- + Na+ SiONa (gel de silicato)

• La segunda reacción: se produce el ataque de los puentes de siloxeno por la solución alcalina, lo que provoca una desintegración de la estructura y el paso de la sílice en solución al estado de iones positivo. (H2SiO4)

Si2O + 2 OH- Si-O- + -O-Si + H2O En solución H2SiO4

Para que se produzca la reacción álcali-sílice es fundamental la presencia de sílice reactiva, álcalis sodio y potasio y la presencia de agua. Para que la reacción produzca fisuración y expansión, las cantidades de de sílice reactiva y álcalis tienen que ser grandes y además que el agua proceda de una fuente externa.

La reacción álcali-sílice cesará cuando:

• No haya más agua disponible.

• Se reduzca toda la sílice disponible.

• La concentración de metal alcalino o la de ión hidroxilo se reduce a un nivel umbral.

Como la reacción álcali-sílice se debe a tensiones inducidas por el crecimiento del gel al absorber el fluido intersticial, dicha reacción dependerá del volumen de concentración del gel, de la velocidad de crecimiento y de sus propiedades físicas.

Si la velocidad de crecimiento fuera lenta, las fuerzas internas se disipan, debido a la migración del gel a través del hormigón. Si la velocidad en cambio fuera rápida, las fuerzas internas pueden llegar a ocasionar fisuras y la expansión del hormigón.

En la siguiente imagen se muestran los diferentes niveles de formación de las fisuras debido a tensiones internas.

- Nivel 1: el gel crece provocando tensiones internas. No se producen microfisuras.

- Nivel 2: las tensiones producidas son los suficientemente grandes como para causar microfisuras en las cercanías de las partículas reactivas. Tiene lugar una expansión insignificante.

- Nivel 3: el gel se dirige hacia las microfisuras y se produce un fortalecimiento de las fuerzas internas.

- Nivel 4: las fuerzas internas alrededor del gel que llena las microfisuras producen microfisuras extensivas y grandes expansiones.

o La imagen de la izquierda muestra la presencia del gel en la interfase de las pasta-árido.

o La imagen de la derecha muestra la presencia del gel en fisuras y poros.

o Ejemplo de una estructura destruida por la acción del gel (reacción álcali-sílice).

Las fisuras y expansiones producidas por la reacción álcali-sílice vienen determinadas por la geometría de la pieza de hormigón, la carga aplicada y la presencia de armadura.

La anchura de las macrofisuras de la pieza de hormigón puede oscilar entre 0.1mm hasta 10mm. Dichas macrofisuras se localizan entre los 25-50 mm de la superficie expuesta de la pieza de hormigón y están alineadas perpendicularmente a dicha superficie.

3. FACTORES QUE AFECTAN A LA REACCIÓN

Los factores que afectan a la reacción álcali-sílice son:

 Propiedades de los materiales.

 Humedad ambiental.

 Temperatura.

3.1. PROPIEDAD DE LOS MATERIALES (ÁRIDOS)

Los áridos que se ven afectados por la reacción árido-sílice son aquellos que tienen en su composición minerales silíceos. Los áridos que constituyen los hormigones provienen de unas rocas que se encuentran en un estado completamente distinto a sus condiciones naturales, por lo que evolucionaran hasta

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