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TECNOLOGIA DE LOS MATERIALES

TEMA 15 AGREGADOS:-Resistencia a la congelacin y deshielo.-Propiedades qumicas: estabilidad qumica.-Reaccin lcali agregados:lcali-slice y lcali-carbonato

RESISTENCIA A LA CONGELACION Y DESHIELOLa resistencia a la congelacin y deshielo de un agregado, est relacionada a su porosidad, absorcin y estructura porosa. Si una partcula de agregado absorbe demasiada agua, el espacio en los poros no ser suficiente para dar cabida ala dilatacin del agua que ocurre durante la congelacin.

Cualquiera que sea la rapidez del congelamiento, puede haber un tamao crtico de partcula, arriba del cual esta falla si est completamente saturada. Este tamao crtico depende de la porosidad, permeabilidad y resistencia a la tensin de la partcula.

Qu efecto tienen los ciclos hielo-deshielo sobre el hormign?La exposicin a ciclos hielo-deshielo es una solicitacin severa a la durabilidad del hormign. Por medio de una serie de mecanismos complejos, el efecto cclico de congelamiento y deshielo del agua al interior del hormign en servicio puede destruir su estructura.Cul es la principal medida de proteccin del concreto expuesto a ciclos de hielo-deshielo?

La principal medida es formar en el concreto un sistema de poros en la pasta de cemento de adecuados tamaos, distribucin y espaciamiento. Esto se logra mediante la incorporacin de aire a travs de aditivos especializados durante la fabricacin de la mezcla.

DAOS AL HORMIGON :El mecanismo de deterioro del hormign por efecto de ciclos hielo-deshielo es un proceso muy complejo, que an en la actualidad es tema de investigacin. La teora ms extendida atribuye el dao a la presin ejercida al interior de los poros de la pasta de cemento por el aumento de volumen del agua al congelarse (incremento cercano al 9%). Esta presin causa la ruptura de la pasta endurecida, acrecentando microfisuras existentes y creando otras nuevas. Con el deshielo el agua se trasladara a estas microfisuras. Por el mismo proceso, una posterior congelacin causara nuevo dao en las zonas debilitadas, registrndose un deterioro acumulativo que puede resultar en la destruccin parcial o total del hormign. Cul es la principal medida de proteccin del hormign expuesto a ciclos,hielo-deshielo?

La principal medida es formar en el hormign un sistema de poros en la pasta de cemento de adecuados tamaos, distribucin y espaciamiento. Esto se logra mediante la incorporacin de aire a travs de aditivos especializados durante la fabricacin de la mezcla.POROS POR AIRE INCORPORADOMinsculas burbujas de aire incorporadas adrede en el concreto, mediante el empleo de aditivos qumicos, fundamentalmente por razones de incremento en la durabilidad del concreto expuestos a procesos de congelacin y deshielo.Las burbujas de aire incorporado son generalmente de perfil esfrico con dimetros promedio entre 0.08 a 0.10 mm. En el orden del 5% que es 330 mil burbujas Este sistema de vacos estrechamente espaciados permite un incremento significativo de la durabilidad del concreto al crear un gran nmero de cmaras en las que se puede congelar el agua presente en los poros capilares, evitando que la tensin generada por la expansin debido a la conversin de agua a hielo contribuya a agrietar el concreto. El principal inconveniente de la presencia de burbujas de aire en la mezcla es que estas al incrementar la porosidad, tienden a disminuir las resistencias mecnicas en un 5% por cada 1% de aire incorporado.

Qu se debe saber acerca de los aditivos incorporadores de aire?En general se usan dosis muy pequeas respecto al peso del cemento, usualmente menores a 0.20%.La dosis de aditivo a utilizar en obra debe ser verificada midiendo el contenido de aire de mezclas de prueba en terreno.Generalmente, a mayor dosis de aditivo aumenta la cantidad de aire incorporado. Se utilicen cementos de mayor finura.El rido tenga mayor proporcin de material muy fino.Aumente la temperatura del hormign fresco.La trabajabilidad de la mezcla sea baja.No se usen aditivos reductores de agua.Existan prolongados tiempos de transporte del hormign.Recomendaciones para fabricar un hormign durable a ciclos de hielo-deshielo.Adecuada incorporacin de aire.

Fabricar hormigones de baja relacin Agua/Cemento (A/C).3) Usar ridos de calidad.

4) Adecuado curado antes del primer congelamiento.

5.-Diseo de estructuras que minimice la humedad.

La incorporacin de aire afecta la resistencia del hormign?S. La incorporacin de aire aumenta la porosidad del hormign, lo que disminuye su resistencia (a compresin, traccin y flexin). Esto debe ser considerado al momento de la dosificacin de la mezcla, de modo de satisfacer las resistencias establecidas en el proyecto. En la prctica se ha determinado que la resistencia a compresin disminuye aproximadamente un 5% por cada 1% de aire incorporado.

PROPIEDADES QUMICASCOMPOSICIN QUMICA :El conocimiento de la composicin qumica de un determinado material tiene importancia ya que la presencia o ausencia de determinados compuestos, puede influir sobre sus propiedades o bien en su interrelacin con otros materiales. Adems de la composicin cualitativa interesa en muchos casos conocer los porcentajes de cada elemento, ya que ello puede ser determinante para un uso especfico.ESTABILIDAD QUIMICA:Cuando los agregados no reaccionan qumicamente con el cemento en forma peligrosa, ni sufren la influencia qumica de otras fuentes externas. Los agregados tienen ciertos elementos qumicos que reaccionan con los lcalis del cemento.

REACCIONES ALCALI-AGREGADODeterminados agregados reaccionan con loslcalis de cemento dando expansionespeligrosas para el hormign. Una reaccin muyimportante es la que puede producirse entre loslcalis del cemento y ciertos agregados quecontengan slice reactiva, siempre que existancondiciones adecuadas de humedad.La reaccin entre la slice de los agregados ylos lcalis est en razn directa a suhidratacin. Los factores que influyen en estareaccin son mltiples y dependen de lacantidad total de lcalis, dosificacin decemento, finura del cemento, etc.Los deterioros que puede llevar a lasestructuras de hormign a su destruccin tienensu origen en la reaccin qumica que ocurreentre los xidos alcalinos y algunos tipos deminerales presentes en los agregados. Esta reaccin origina la formacin de un gel que encontacto con el agua produce una expansinimportante con la consecuente fisuracin,prdida de resistencia y durabilidad de laestructura.

1. Los agregados deben contener rocas y minerales reactivos con los lcalis, en cantidades ms desfavorables de acuerdo con su naturaleza.2. La solucin de poro del concreto debe contener suficiente proporcin de lcalis para generar una reaccin deletrea con esos agregados.3. La estructura debe prestar servicio en condiciones de alto contenido de humedad en el concreto, en forma permanente o alternada con periodos de secado.

Mecanismo de la Reaccin lcali-Slice. La reaccin lcali-slice forma un gel que se hincha cuando absorbe agua de la pasta de cemento de su alrededor. Los productos de la reaccin de RAS tienen una gran afinidad con la humedad. Este gel, al absorber agua, puede inducir presin, expansin y fisuracin del agregado y de la pasta. La reaccin se puede visualizar en dos etapas1. Hidrxido alcalino + gel de slice reactiva producto de la reaccin (gel lcali-slice)2. Gel del producto de la reaccin + humedad expansin

MECANISMO DE LA REACCION ALCALI-CARBONATO

La reaccin lcali - carbonato se da en concretos que tienen rocas carbonatadas como ridos (Por lo general ocurre con piedras limosas de calcita, propias de las dolomas y no en las calizas). Hay dos clases de reacciones lcali-carbonato:En la primera, las rocas carbonatadas reaccionan con los lcalis presentes en los poros del hormign produciendo expansiones y fisuraciones nocivas.En la segunda, las zonas perifricas de las partculas de rido en contacto con la pasta de cemento, se modifican, desarrollndose bordes sobresalientes entre la partcula y la pasta alterada que la rodea. Sin embargo, esta reaccin no parece ser nociva para el hormign. Estos bordes se pueden observar en la figura 2.