29 Ene 14

El sulfato: Un enemigo presente en las construcciones marinas y en los suelos

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Sulfato

La durabilidad de un elemento en concreto depende de las propiedades del mismo y de las prácticas de colocación, compactación, protección y curado, pero también va en función de las condiciones que lo rodean y por eso es importante estudiar muy bien el medio ambiente y las características de servicio a las que va estar sometido el concreto.

Estas condiciones de servicio llevan a conocer un poco sobre la resistencia a los sulfatos que EL concreto en algunas ocasiones se ve sometido.

Los sulfatos aparecen en mayor o menor proporción en todas las aguas libres, agua de mar y en las aguas subterráneas. El contenido de ión sulfato de las aguas subterráneas es considerable en los terrenos arcillosos. En zonas áridas los sulfatos pueden presentar en los agregados en rocas carbonatadas.

Los sulfatos más abundantes en los suelos son:

  • Sulfato de calcio
  • Sulfato de magnesio
  • Sulfato de Sodio

¿Qué hace el sulfato?

La acción de los sulfatos se produce sobre el hidróxido de calcio y fundamentalmente sobre C3A y  C4FA.  El ataque del sulfato se manifiesta con una exudación de apariencia blanquecina y agrietamiento progresivo que reduce al concreto a un estado quebradizo y hasta suave.

La acción del sulfato de calcio es relativamente simple, ataca al aluminato tricálcico y en menor medida al ferro aluminato tetra cálcico, produciendo sulfo aluminato tricálcico e hidróxido de calcio.

La acción del sulfato de sodio es doble, reacciona primero con el hidróxido de calcio generando durante la hidratación del cemento, formando sulfato de calcio e hidróxido de sodio. A su vez el sulfato de calcio ataca al aluminato tricálcico formando etringita

La acción del sulfato de magnesio es la que produce un mayor daño, en cuanto actúa sobre las fases de la pasta de cemento, como son los silicatos cálcicos, mediante una serie de acciones complejas que modifican el pH de las pastas de cemento.

De los cuatro compuestos de cemento Portland hidráulico,  el más vulnerable es el aluminato tricálcico ( C3A) Este compuesto reacciona con el sulfato de calcio (CaSO4) mas el agua (H2O) formándose un sulfoaluminato cálcico llamado etringita (C3A 3 CaSO4).

CaSO4+ C3A+H2O C3A 3 CaSO4 . H2O 

El sulfato de calcio es más agresivo que el de sodio y el de magnesio. Su ataque sobre el concreto, que puede ser físico o fisicoquímico, se da por reacción con el aluminato cálcico hidratado, generando la formación de yeso en los capilares y espacios vacíos. Este efecto inicialmente aumenta la compacidad del concreto pero como el yeso es un compuesto expansivo, finalmente deteriora el material.

Teniendo en cuenta esto, se han generado múltiples recomendaciones y normas en las que se especifican ciertas características con las cuales se debe contar para lograr un concreto durable y resistente a sulfatos. En esencia las características que debe tener un concreto para reducir el impacto del ataque de los sulfatos son:

  • Garantizar la baja permeabilidad y porosidad del concreto.
  • Utilizar bajas relación agua/material cementante
  • El uso de adiciones cementantes
  • Reducir la reacción que tiene los sulfatos C3A.

Unas de las variables fundamentales para minimizar la presencia de sulfatos en el concreto es la baja permeabilidad y que está ligado al concepto de la baja relación agua/cementante y del uso de materiales cementantes, teniendo presente que no provoque posteriormente fisuras por contracción.

Otra exigencia fundamental es el control del cemento a usar en la mezcla de concreto. De esta forma y de acuerdo a las Norma Técnica Colombiana NTC 121 y NTC 321 y con las exigencias internacionales se debe controlar el contenido de C3A haciendo menos vulnerable a la mezcla de concreto reaccionar ante la presencia de los sulfatos.

Factores Que Afectan La Resistencia A Sulfatos Del Concreto 

Los factores que afectan la resistencia a sulfatos del concreto no son solamente aquellos que influyen en la reacción química con la matriz de cemento, sino también aquellos que influyen en la permeabilidad y la calidad  del concreto.

Cemento

La relación entre la resistencia a sulfatos del cemento Portland y su contenido de aluminato tricálcico (C3A) está bien establecida. El cemento Portland que contiene menos contenido de  C3A ha sido clasificado como un resistente a sulfatos, y se usa como el criterio de especificación de algunos proyectos donde el concreto se enfrenta a la presencia de sulfatos.

Contenido de cemento del concreto

Es importante definir el uso cemento, la cantidad de cemento y el uso de materiales de adición cementante para definir un diseño de mezcla de concreto.

Relación agua-cemento

La permeabilidad del concreto es un factor significativo que influye en su resistencia al ataque de sulfatos. Cuando se tiene materiales de buena calidad, proporcionamiento satisfactorio y unas buenas prácticas de colocación, la permeabilidad del concreto es una función directa de su relación agua-cemento y del tiempo de curado.

Adiciones

Se utilizan cuando se pretenden reducir la cantidad de cemento en la mezcla de concreto, con el fin de reducir el daño potencial del sulfato al aluminato tricálcico del cemento.

Aditivos

El efecto de los aditivos en las propiedades del concreto depende no sólo de su formulación y de su compatibilidad con el cemento, sino también de las variaciones o ajustes que provocan en las proporciones de la mezcla de concreto.

Para finalizar el concreto ha demostrado que con materiales apropiados, bien proporcionados y con todos los requisitos de colocación, compactación, protección y curado aseguran la durabilidad de las construcciones, las edificaciones contemporáneas con más de cien años de antigüedad, dan un testimonio de la calidad del concreto. Pero sin olvidar el concepto primordial de la durabilidad de las estructuras.


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Sobre el autor

Jesús David Osorio ingeniero_civil Ciudad: Ocaña País: Colombia

Soy ingeniero Civil con especialidad en Gerencia de Calidad y Gerencia de Proyectos con 16 años de experiencia en el campo de la tecnología del concreto y sus aplicaciones en obras civiles. Como investigador me han interesado las patologías y la petrografía del concreto, el módulo de elasticidad, contracción y permeabilidad del concreto, así como la reactividad álcali de los agregados. Soy docente de cátedra en la Universidad Javeriana de Cali y actualmente trabajo en Argos como Asesor Técnico del Negocio Industrial. En los últimos años he trabajado en el desarrollo de estrategias de investigación enfocadas a la venta y al mercado de la construcción.


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2 Responses to El sulfato: Un enemigo presente en las construcciones marinas y en los suelos

    Manuel paredes says:

    Ingeñero buenas. Noches. Y. Muchas. Gracias por. Su. Respuesta El sulfato es. Igual al salitre

    Responder a este comentario
    ARNALDO MARTINEZ LUX says:

    Buenos días Jesús David,
    Interesante el artículo de los sulfatos. Deseamos profundizar en el tema. Al respecto hacemos el siguiente comentario. Nuestra organización cuenta con equipos que determinan la cantidad de sulfatos in situ en estructuras, a través de un ensayo 100% no destructivo. Estamos prestos a profundizar al respecto para el beneficio de toda la comunidad 360°.
    Saludos,

    Arnaldo Martinez Lux
    gerenciaend@similtda.com

    Responder a este comentario

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