SAFWAT MAHMOUD ABDELKADER

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE
CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DE DISTINTOS HORMIGONES
EN LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE DE IONES AGRESIVOS
PROCEDENTES DE MEDIOS MARINOS
TESIS DOCTORAL
Safwat Mahmoud Abdelkader
Ingeniero Civil
Madrid, 2010
Safwat Mahmoud Abdelkader
Madrid, Junio 2010
ISBN- 978 – 84 – 693 – 4185 - 8
DEPARTAMENTO DE INGENIRÍA CIVIL: CONSTRUCCIÓN
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE
INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
TESIS DOCTORAL
INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DE DISTINTOS HORMIGONES
EN LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE DE IONES AGRESIVOS
PROCEDENTES DE MEDIOS MARINOS
Autor
Safwat Mahmoud Abdelkader
Ingeniero Civil
Directora
Profª. Amparo Moragues Terrades
Doctora en ciencias químicas
Directora
Profª. Encarnación Reyes Pozo
Doctora Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Madrid, 2010
TESIS DOCTORAL
INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN DE DISTINTOS HORMIGONES
EN LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE DE IONES AGRESIVOS
PROCEDENTES DE MEDIOS MARINOS
Tribunal nombrado por el Magnífico y Excelentísimo Señor Rector de la
Universidad Politécnica de Madrid, el día 25 de junio de 2010.
Presidente
Prof. Dr. Jaime Carlos Gálvez Ruiz
Vocal
Prof. Dr. Manuel Fernández Cánovas
Vocal
Prof. Dr. Fernando Martínez Abella
Vocal
Prof. Dr. Antonio R. Marí Bernat
Secretario/a
Dra. María Pilar Alaejos Gutiérrez
Suplente
Dra. Ana María Guerrero Bustos
Suplente
Dr. Miguel Ángel Sanjuán Barbudo
Realizado el acto de defensa y lectura de la Tesis el día 19 de julio de 2010 en la
E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos.
PRESIDENTE/A
VOCALES
SECRETARIO/A
A mis padres, a mi hermano Mohamed y a mi querida Reda
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
AGRADECIMIENTOS
La realización de una tesis doctoral es una tarea compleja y, sin duda, imposible de
ser desarrollada sin la ayuda y la colaboración de otras personas. A lo largo de este
trabajo he contado con el apoyo y colaboración de muchas, seguramente muchas
más de las que podré nombrar en este texto. A todas ellas quiero dejar registrado
mi gratitud. Muchas gracias por haberme enseñado, por haber compartido
conocimientos conmigo, por apoyarme o simplemente por haber estado a mi lado.
En especial quiero dar las gracias a mis directoras la Dra. Amparo Moragues
Terrades y la Dra. Encarnación Reyes Pozo, quienes junto con el Dr. Jaime C. Gálvez
Ruiz, más allá de lo profesional, se han preocupado por mí y, mucho más que
amigos, han sido mi referencia en España.
Agradezco a los profesores Dr. Manuel Fernández Cánovas, Dr. Ildefonso Lucea,
Dra. María Jesús Casati, Dra. Ana María Guerrero y Dra. Elvira Sánchez por su
continua e incondicional ayuda en diversas fases del trabajo.
Agradezco a todos los profesores del Departamento de Ingeniería Civil:
Construcción que han participado y colaborado en mi formación como doctor. A la
secretaria del departamento Alicia, por realizar las tareas administrativas. Del
mismo modo, agradezco a Dña. Concepción García y todo el equipo de la biblioteca
por su apoyo en la búsqueda bibliográfica.
Al personal técnico del laboratorio de materiales del Departamento de Ingeniería
de la Construcción, Felipe, Javier, Alfredo y Miguel Ángel, por su buena voluntad y
el apoyo presentado durante el desarrollo de este trabajo.
Del mismo modo quiero expresar mi agradecimiento a mis compañeros y amigos:
gracias por vuestro apoyo presentado a lo largo del desarrollo de este trabajo. A
Ghaida, Omar, Rebeca, Lis, Ignacio Segura, Héctor, Michiel, Arancha, Fernando y a
todos los que, en la certeza de que me perdonarán por no constaren entre los que
he relacionado, saben muy bien que tienen parte en esta formidable aventura, mi
eterna gratitud.
i
También, agradezco al ex consejero cultural de la embajada de Egipto en España
Dr. Abdel Fatah Awad, al actual consejero cultural Dr. El-Sayed Soheim, a la
agregada cultural Dra. Abeer Abelsalam, D. Hany El-Madawy, D. Hussein y Da.
Almodena y a todo el personal del instituto egipcio. Agradezco a todos mis amigos
y compañeros de Egipto Tarek, Ali Abdelatif, Dr. Yasser Gamal, Dr. Yasser El-said,
Walid, Idrees, Mahmoud Abdeldaim, Diaa, Ihab Yousef y a todos los que no cabe el
espacio a detallar los nombres.
Agradezco al Ministerio de Fomento y al Ministerio de Educación y Ciencia por
haber aportado los medios económicos necesarios en el desarrollo de este trabajo.
Sobretodo quiero dar la gracias a mi hermano Mohamed, mis padres y mi querida
esposa Reda Mohamed Salem, por su amor y su compañerismo.
ii
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
RESUMEN
La mayoría de las estructuras de hormigón en el ambiente marino muestran signos
de degradación debido a la agresividad química de los constituyentes del agua de
mar sobre los productos de hidratación del cemento, en especial al sulfato y al
magnesio, así como a la corrosión de las armaduras en la presencia de cloruros.
Los medios por los cuales los iones penetran en el hormigón son complejos y
dependen en gran medida de las condiciones del material, especialmente en el
momento de la exposición. Para describir los procesos que intervienen en la
degradación del hormigón es imprescindible estudiar los diferentes tipos de
mecanismos de transporte en el seno del mismo, junto con los efectos de las
interacciones entre los iones presentes en el agua de mar y los productos de la
hidratación del cemento.
El objetivo principal de esta tesis ha sido estudiar el comportamiento de un
cemento resistente a sulfatos con adiciones minerales y el de un cemento de
escoria en comparación con el que tiene un cemento portland resistente a sulfatos.
Se ha estudiado la evolución mecánica y durable de los mismos en ambientes
agresivos que contienen cloruros, sulfatos y magnesio presentes también en
medios marinos. El fin primordial con el que se planteó era intentar establecer una
relación entre la microestructura, la porosidad y la permeabilidad, sobre la que
fundamentar la utilización de estos parámetros, junto con otros factores, además
de la resistencia, como criterios a considerar en el diseño de una mezcla adecuada
de la que resulte un hormigón durable para usar en este ambiente.
iii
El uso de cementos que contienen adiciones minerales tales como escoria de alto
horno, cenizas volantes y humo de sílice tienen un papel importante en la
durabilidad de hormigones expuestos a ambientes marinos. En este trabajo se ha
diseñado una amplia campaña experimental con cuatro dosificaciones diferentes
de hormigón para estudiar la influencia de las principales adiciones utilizadas en
este medio. Los hormigones fueron dosificados con una relación agua/material
cementicio de 0,45 y ensayados a edades de 7, 28 y 91 días. El efecto de las
distintas adiciones minerales (humo de sílice, cenizas volantes y escoria de alto
horno) se analizó por medio de análisis térmico diferencial (DTA), difracción de
rayos X (DRX), porosimetría por intrusión de mercurio (MIP), permeabilidad a los
gases, difusión de iones (cloruro, sulfato y magnesio), así como las propiedades
mecánicas del hormigón (resistencia a compresión, resistencia a tracción y módulo
de elasticidad). Para simular la agresividad del medio marino los hormigones se
sumergieron en disoluciones conteniendo cloruro sódico, sulfato sódico y sulfato
magnésico respectivamente con una concentración de 1 molar. Posteriormente se
evalúa su comportamiento a distintas edades de exposición: 6, 12 y 18 meses.
Además en este trabajo se ha desarrollado un modelo numérico para simular la
difusión de los iones agresivos (cloruros y sulfatos) en el hormigón. Este modelo se
basa en una solución de la ecuación de difusión-reacción que es alimentada por
parámetros relativos a la dosificación, composición del material y estructura
porosa. Se trata pues de un modelo de carácter predictivo que pueda anticipar los
daños en el material.
Los datos obtenidos en todas las dosificaciones estudiadas han mostrado que el
comportamiento mecánico y la capacidad de transporte de fluidos en el hormigón
vienen determinados por la estructura porosa del material. También se ha
observado que la incorporación de la adición de humo de sílice, cenizas volantes y
escoria de alto horno al hormigón, mejoran sus propiedades mecánicas, la
resistencia a la penetración de los iones cloruros y la estructura porosa. La
utilización de cementos resistentes a sulfatos (I 42,5 R/SR y III/B 42,5 L/SR) en el
hormigón, han mejorado las propiedades mecánicas, la permeabilidad al gas y la
resistencia a la penetración de los iones sulfato y magnesio.
iv
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Los resultados numéricos de difusión de iones cloruros y sulfatos obtenidos a
partir del modelo se han comparado con los obtenidos experimentalmente en este
estudio, obteniendo una buena correlación. De esta forma el modelo puede ser de
utilidad para predecir la penetración de cloruros y sulfatos con el tiempo, siendo
posible utilizarlo de base para buscar una calidad adecuada del hormigón a utilizar
en ambiente marino sumergido.
v
vi
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
ABSTRACT
A vast majority of concrete structures in marine environment shows signs of
degradation due to aggressive chemical constituents of seawater on the cement
hydration products, especially sulfate and magnesium, and the corrosion of the
reinforcement in the presence of chlorides. The means by which ions penetrate the
concrete are complex and depend on a large extent of conditions of the material,
especially at the time of exposure. The description of the processes involved in the
degradation would require studying the different types of transport mechanism
inside the material, together with the effects of interactions between ions in
seawater and the products of cement hydration.
The main aim of this thesis was to study the behavior of sulfate resistant cement
with mineral additions and slag cement compared to sulfate resistant cement. We
have studied their mechanical and durable evolution in aggressive environments
containing chloride, sulfate and magnesium, which are also present in marine
environments. The primary purpose with the one that was designed to establish a
relationship between the microstructure, porosity and permeability, and to
support accounting for these parameters to other factors besides strength, as
criteria to be considered in mix design to achieve a durable concrete.
The use of blended cements incorporating materials such as blast furnace slag, fly
ash or silica fume have an important role in the long-term durability of concrete
exposed to marine environments. In this work we have designed an experimental
campaign with four different dosages of concrete to study the influence of the
vii
principal additions used in marine environments. The concretes were prepared
with the water– cementitious material ratio of 0.45 and tested at ages of 7, 28 and
91 days. The effect of material composition [Sulfate Resistant Portland Cement
(CPRS), Blast Furnace Slag Portland Cement (EHA), Silica Fume (HS) and Fly Ash
(CV) with four different mix designs] was performed by means of differential
thermal analysis (DTA), X - ray diffraction (XRD), mercury intrusion porosimetry
(MIP), gas permeability, chloride, sulfate and magnesium diffusion and mechanical
properties of concrete. The experimental procedure presented gives reliable
information to evaluate the homogeneity of different concretes in terms of air
permeability. To simulate the aggressiveness of the marine environment of
concrete were immersed in solutions containing sodium chloride, sodium sulfate
and magnesium sulfate, with 1 molar concentration. Their behaviour was
evaluated at different exposure ages 6, 12 and 18 months.
Also in this work, we developed a numerical model to simulate the diffusion of
aggressive ions (chlorides and sulfates) in concrete. This model is based on a
numerical solution of the diffusion-reaction equation which is input by parameters
related to the dosage, composition and pore structure of material. Therefore, it is a
predictive model that can anticipate the material damage.
The results that we obtained of all examined concrete showed that the mechanical
and fluid transport capacity, are determined by pore structure of the material. It
was also noted that the incorporation of silica fume, fly ash and blast furnace slag
in concrete, improved its mechanical properties, resistance to chloride ion
penetration and the pore structure. Utilization of sulfate resistant cements (I 42.5
R/SR and III / B 42.5 L/SR) in concrete, improved the mechanical properties, gas
permeability and resistance to penetration of sulfate and magnesium ions.
The numerical results of diffusion chloride and sulfate ions which obtained from
the model have been compared with the experiment results in this study, we
observed that the model achieved a good approximation for assay registers. Thus
the model can be useful to predict the penetration of chloride and sulfate ions with
the time, being possible to use it as a base to look for a suitable quality of the
concrete to be used in submerged marine environment.
viii
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
ÍNDICE GENERAL
1
CAPÍTULO 1 ..................................................................................................................1
INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 1
2
1.1
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1
1.2
OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4
1.3
ORGANIZACIÓN DE LA TESIS ....................................................................................... 6
CAPÍTULO 2 ..................................................................................................................9
ESTADO DEL CONOCIMIENTO ............................................................................................ 9
2.1
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 9
2.2
DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ................................. 10
2.3
DURABILIDAD DEL HORMIGÓN EN AMBIENTE MARINO ............................. 12
2.3.1
Condiciones de exposición y el deterioro del hormigón en el ambiente marino ........... 13
2.3.1.1
Composición química del agua de mar ............................................................................................. 15
2.3.2
Tipos específicos del deterioro del hormigón en el medio marino ...................................... 16
2.3.2.1
Mecanismos de deterioro directo ....................................................................................................... 17
2.3.2.1.1
Ataque por sulfatos ..................................................................................................................................... 18
2.3.2.1.2
Ataque por sales ........................................................................................................................................... 20
2.3.2.1.3
Ataque por la acción de ciclos hielo-deshielo ................................................................................... 21
2.3.2.1.4
2.3.2.2
La reacción álcali-árido ............................................................................................................................ 22
Mecanismos del deterioro indirecto .................................................................................................. 24
2.3.2.2.1
La corrosión de las armaduras embebidas en el hormigón ........................................................ 25
2.3.2.2.2
Procesos de corrosión en el hormigón................................................................................................. 29
2.3.3
Porosidad y distribución del tamaño de poros ............................................................................. 33
2.3.3.1
2.3.3.2
Clasificación del tamaño de poros en la pasta de cemento endurecida ............................. 33
Porosimetría por intrusión de mercurio.......................................................................................... 35
2.3.4
Mecanismos de transporte en el hormigón .................................................................................... 37
2.3.4.1
2.3.4.2
Difusión ........................................................................................................................................................... 39
Permeabilidad .............................................................................................................................................. 43
2.3.4.2.1
Calculo del coeficiente de permeabilidad a los gases en el hormigón .................................... 45
2.3.4.2.2
Calculo del coeficiente de permeabilidad al agua en el hormigón .......................................... 46
ix
2.3.4.3
2.4
3
Absorción capilar ....................................................................................................................................... 48
FACTORES QUE AFECTAN A LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN .............. 50
2.4.1
Cemento y adiciones: ................................................................................................................................ 50
2.4.2
Influencia de relación agua/cemento: .............................................................................................. 54
2.4.3
Contenido de cemento ............................................................................................................................. 58
2.4.4
Aditivos: .......................................................................................................................................................... 60
2.4.5
Áridos .............................................................................................................................................................. 61
2.4.6
Agua de amasado ........................................................................................................................................ 63
CAPTÍULO 3 ................................................................................................................65
MATERIALES Y DESARROLLO EXPERIMENTAL ......................................................... 65
3.1
PLANTEAMIENTO GENERAL ..................................................................................... 66
3.2
DISEÑO EXPERIMENTAL............................................................................................. 67
3.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES UTILIZADOS ................................. 67
3.3.1
Cemento .......................................................................................................................................................... 68
3.3.1.1
3.3.1.2
Cemento tipo I 42,5 R/SR ....................................................................................................................... 68
Cemento III /B 42,5 L/SR........................................................................................................................ 69
3.3.2
Adiciones ........................................................................................................................................................ 70
3.3.2.1
3.3.2.2
Humo de sílice (HS) ................................................................................................................................... 70
Cenizas volantes (CV) ............................................................................................................................... 70
3.3.3
Árido................................................................................................................................................................. 71
3.3.3.1
3.3.3.2
3.3.3.3
Árido grueso ................................................................................................................................................. 71
Arena ................................................................................................................................................................ 72
Granulometría de los áridos utilizados ............................................................................................ 72
3.3.4
Aditivos ........................................................................................................................................................... 74
3.3.5
Agua .................................................................................................................................................................. 75
3.3.6
Los Medios agresivos empleados ........................................................................................................ 75
3.4
3.4.1
x
DESARROLLO EXPERIMENTAL ................................................................................ 76
Dosificación y preparación de las mezclas de los hormigones utilizados ......................... 76
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.4.1.1
3.4.1.2
3.4.1.3
3.4.1.4
3.4.1.5
3.5
Método de dosificación ............................................................................................................................ 76
Preparación de las mezclas .................................................................................................................... 77
Probetas para el ensayo de caracterización mecánica .............................................................. 78
Probetas para los ensayos de caracterización microestructural y durabilidad ............. 79
Conservación de las probetas ............................................................................................................... 79
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ........................................................................ 79
3.5.1
Propiedades del hormigón en estado fresco .................................................................................. 80
3.5.1.1
3.5.1.2
Medida de la consistencia ....................................................................................................................... 80
Medida del contenido de aire ................................................................................................................ 81
3.5.2
Características físicas del hormigón endurecido ......................................................................... 82
3.5.2.1
Ensayos para determinar la capacidad de transporte ............................................................... 83
3.5.2.1.1
Determinación de la penetración de agua bajo presión .............................................................. 83
3.5.2.1.2
Determinación de la permeabilidad al oxigeno .............................................................................. 85
3.5.2.1.3
Determinación de la penetración de los iones cloruro, sulfato y magnesio en hormigón
endurecido ................................................................................................................................................................................... 87
3.5.2.2
Ensayos para determinar las propiedades mecánicas............................................................... 91
4
3.5.2.2.1
Resistencia a Compresión ......................................................................................................................... 91
3.5.2.2.2
Resistencia a Tracción ............................................................................................................................... 92
3.5.2.2.3
3.5.2.3
Módulo de elasticidad ................................................................................................................................ 93
Ensayos para caracterizar la microestructura .............................................................................. 94
3.5.2.3.1
Porosimetría por intrusión de mercurio (MIP) ............................................................................... 94
3.5.2.3.2
Análisis térmicos (termogravimétrico y térmico diferencial) ................................................... 96
3.5.2.3.3
La Difracción de rayos – X......................................................................................................................100
CAPÍTULO 4 ............................................................................................................ 101
RESULTADOS EXPERIMENTALES .................................................................................101
4.1
PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO ..................................102
4.2
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO ANTES DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS............................................................................102
4.2.1
Resultados relativos a los mecanismos de transporte ............................................................ 102
4.2.1.1
4.2.1.2
Penetración de agua bajo presión .................................................................................................... 102
Permeabilidad al oxigeno .................................................................................................................... 103
4.2.2
Resultados relativos a las propiedades mecánicas del hormigón ..................................... 104
4.2.2.1
4.2.2.2
4.2.2.3
Resistencia a compresión .................................................................................................................... 104
Resistencia a tracción indirecta ........................................................................................................ 105
Módulo de elasticidad............................................................................................................................ 106
xi
4.2.3
Resultados relativos a las propiedades microestructurales del hormigón ................... 106
4.2.3.1
4.2.3.2
4.2.3.3
Porosimetría por intrusión de mercurio ...................................................................................... 106
Análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales) ...................................... 107
Difracción de Rayos X ............................................................................................................................ 108
4.3
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO DESPUÉS DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS ........................................................................... 109
5
4.3.1
Resultados correspondiente a los mecanismos de transporte ........................................... 110
4.3.1.1
4.3.1.2
4.3.1.3
4.3.1.4
4.3.1.5
4.3.1.6
Penetración de agua bajo presión .................................................................................................... 110
Permeabilidad al oxigeno .................................................................................................................... 112
Penetración de ión cloruro.................................................................................................................. 115
Penetración de ión sulfato de la solución Na2SO4 ..................................................................... 117
Penetración de ión sulfato de la solución MgSO4 ...................................................................... 119
Penetración de ión magnesio del medio MgSO4 ........................................................................ 121
4.3.2
Resultados relativos a las propiedades mecánicas del hormigón ..................................... 123
4.3.2.1
4.3.2.2
4.3.2.3
Resistencia a compresión .................................................................................................................... 123
Resistencia a tracción indirecta ........................................................................................................ 124
Módulo de elasticidad ........................................................................................................................... 125
4.3.3
Resultados relativos a las propiedades microestructurales del hormigón ................... 126
4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3
Porosimetría por intrusión de mercurio ...................................................................................... 126
El análisis térmico diferencial (ATD) ............................................................................................. 139
Difracción de Rayos X ............................................................................................................................ 142
CAPÍTULO 5 ............................................................................................................. 153
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS EXPERIMENTALES .............................................. 153
5.1
PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO ................................. 154
5.2
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS: CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN
ENDURECIDO ANTES DE LA EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS ................. 154
5.2.1
Análisis de los resultados: mecanismos de transporte .......................................................... 154
5.2.1.1
5.2.1.2
Penetración de agua bajo presión .................................................................................................... 154
Permeabilidad al gas .............................................................................................................................. 155
5.2.2
Análisis de los resultados: las propiedades mecánicas del hormigón ............................. 155
5.2.2.1
5.2.2.2
5.2.2.3
Resistencia a compresión .................................................................................................................... 155
Resistencia a tracción indirecta ........................................................................................................ 156
Módulo de elasticidad a compresión .............................................................................................. 156
5.2.3
Análisis de los resultados: propiedades microestructurales del hormigón .................. 157
5.2.3.1
5.2.3.2
5.2.3.3
Porosimetría por intrusión de mercurio ...................................................................................... 157
Análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales) ...................................... 158
Difracción de Rayos X ............................................................................................................................ 159
5.3
CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO DESPUÉS DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS ........................................................................... 160
xii
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
6
5.3.1
Análisis de los resultados: mecanismos de transporte........................................................... 160
5.3.1.1
5.3.1.2
5.3.1.3
5.3.1.4
5.3.1.5
Penetración de agua bajo presión .................................................................................................... 160
Permeabilidad al gas .............................................................................................................................. 161
Penetración de ión cloruro .................................................................................................................. 165
Penetración de ión sulfato ................................................................................................................... 166
Penetración de ión magnesio ............................................................................................................. 167
5.3.2
Análisis de los resultados: las propiedades mecánicas del hormigón ............................. 168
5.3.2.1
5.3.2.2
5.3.2.3
Resistencia a compresión .................................................................................................................... 168
Resistencia a tracción indirecta ........................................................................................................ 173
Módulo de elasticidad a compresión .............................................................................................. 177
5.3.3
Análisis de los resultados: propiedades microestructurales del hormigón .................. 180
5.3.3.1
5.3.3.2
5.3.3.3
Porosimetría por intrusión de mercurio....................................................................................... 180
El análisis térmico diferencial (ATD).............................................................................................. 185
Difracción de rayos x.............................................................................................................................. 188
CAPÍTULO 6 ............................................................................................................ 193
MODELO NUMÉRICO DE DIFUSIÓN ..............................................................................193
6.1
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................194
6.1.1
El ingreso de cloruros en el hormigón ........................................................................................... 195
6.1.1.1
6.1.1.2
6.1.1.3
Modelo de difusión con coeficientes constantes ....................................................................... 197
Modelo desarrollado por Tumidajski (Tumidajski P. J., 1996): .......................................... 198
Modelización de las isotermas de combinación de cloruros: ............................................. 201
6.2
DESARROLLO DE UN MODELO DE DIFUSIÓN DE CLORUROS MEJORADO
EN LOS HORMIGONES ESTUDIADOS.......................................................................................205
6.2.1
Descripción del modelo ........................................................................................................................ 207
6.2.2
Dependencia de la humedad .............................................................................................................. 208
6.2.3
Dependencia de la temperatura ........................................................................................................ 210
6.2.4
Dependencia del tiempo ....................................................................................................................... 211
6.2.5
Dependencia de las reacciones químicas ...................................................................................... 211
6.2.6
Coeficiente de difusión de cloruros modificado ........................................................................ 212
6.3
LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL MODELO NUMÉRICO DE DIFUSIÓN
DE CLORUROS ..................................................................................................................................212
6.4
7
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ............................................................................214
CAPÍTULO 7 ............................................................................................................ 219
CONCLUSIONES FINALES Y TRABAJO FUTURO .......................................................219
xiii
7.1
CONCLUSIONES GENERALES ................................................................................. 220
7.2
CONCLUSIONES ESPECÍFICAS ................................................................................ 221
7.2.1
Conclusiones relativas a las propiedades de los hormigones estudiados antes de la
exposición en los medios agresivos .............................................................................................................................. 221
7.2.2
Conclusiones relativas a los mecanismos de transporte de los hormigones estudiados
en los medios agresivos ..................................................................................................................................................... 222
7.2.3
Conclusiones relativas a las propiedades mecánicas de los hormigones estudiados en
los medios agresivos ........................................................................................................................................................... 224
7.2.4
Conclusiones relativas a la microestructura de los hormigones estudiados en los
medios agresivos................................................................................................................................................................... 227
7.2.5
7.3
8
Conclusiones relativas al modelo de difusión desarrollado ................................................. 230
FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN............................................................... 230
CAPÍTULO 8 ............................................................................................................. 233
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................. 233
9 ANEJOS ...................................................................................................................... 247
10 ANEJO 1..................................................................................................................... 249
CLASIFICACIÓN DEL TAMAÑO DE POROS OBTENIDAS A PARTIR DE LOS
RESULTADOS DEL ENSAYO DE POROSIMETRÍA POR INTRUSIÓN DE
MERCURIO ........................................................................................................................... 249
11 ANEJO 2..................................................................................................................... 261
VALORES RELATIVOS DE LAS PROPIEDADES DE LOS HORMIGONES
ESTUDIADOS ANTES Y DESPUÉS DE LA EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS
AGRESIVOS .......................................................................................................................... 261
12 ANEJO 3..................................................................................................................... 275
DIGITALIZACIÓN DE LA HUELLA DE LA MARCA DE AGUA DEL ENSAYO DE
PENETRACIÓN DE AGUA BAJO PRESIÓN ANTES Y DESPUÉS DE LA EXPOSICIÓN
EN LOS MEDIOS AGRESIVOS .......................................................................................... 275
13 ANEJO 4..................................................................................................................... 329
ANÁLISIS ESTADÍSTICO .................................................................................................. 329
xiv
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 INTRODUCCIÓN
Las estructuras de hormigón en general, constituyen una parte significativa e
importante de la infraestructura nacional española. Se estima que la inversión en
las estructuras de hormigón dentro de Europa representan aproximadamente el
50% de la riqueza nacional de la mayoría de los países (Long et al., 2001).
En la mayoría de los países de la Unión Europea se gastan aproximadamente el
50% de los gastos en el sector de la construcción en la reparación, el
mantenimiento y la rehabilitación de estructuras existentes. Estos gastos se
supone que aumenten en el futuro aún más. Una gran proporción de estos gastos
se deben a problemas relacionados a la falta de durabilidad de estructuras de
hormigón (Lindvall, 2001). El aumento del número de estructuras deterioradas, no
sólo afecta a la productividad de la sociedad, sino también tiene un gran impacto
sobre los recursos, el medio ambiente y la seguridad humana. Por lo tanto, la
durabilidad pobre y el fin prematuro de la vida útil de las estructuras de hormigón,
no sólo problemas técnicos y económicos, sino también a una mala utilización de
los recursos naturales, y por lo tanto un problema ambiental y ecológico (Gjørv,
2009).
Las estructuras de hormigón deben soportar las condiciones para las que han sido
diseñadas sin deterioro y durante un período de varios años, conformando lo que
1
Capítulo 1. Introducción
se entiende por vida útil. Sin embargo, existe un gran número de estructuras de
hormigón que presentan deterioro temprano. En principio estas estructuras
deberían durar, sin costes inesperados ni excesivos de mantenimiento preventivo,
del orden de 50 años, pero se encuentran estructuras deterioradas a edades de 10
a 20 años y a veces menos. Esto implica gastos económicos y sociales asociados a
estas manifestaciones patológicas que son extremamente elevados, justificando la
realización de estudios experimentales y la profundización de las investigaciones.
Así que, la durabilidad del hormigón es una de las propiedades más importantes
que se debe considerar para el diseño de una estructura de hormigón, además de la
capacidad de la estructura para resistir todas las cargas.
En el trabajo de investigación presentado en esta tesis se trata del ataque químico
al hormigón, causado por iones agresivos procedentes del medio marino que se
trasportan en solución hacia su interior y reaccionan con algún constituyente de la
pasta de cemento. Desde el punto de vista químico, el deterioro del hormigón
expuesto al agua de mar se debe fundamentalmente a la acción de los iones sulfato
y magnesio. El agua de mar según (Mehta, 2003) contiene 2760 y 1400 mg/l de
sulfato y magnesio, respectivamente. Así que, si se clasifica el grado de agresividad
en función del contenido de los iones sulfato según la EHE-08, el ataque químico
sería caracterizado como moderado.
Es importante destacar que las reacciones químicas se manifiestan a través de
efectos físicos perjudiciales, tales como, el aumento de la porosidad y la
permeabilidad, disminución en la resistencia y fisuración. En realidad, los procesos
físicos y químicos de deterioro actúan al mismo tiempo y pueden hasta potenciarse
mutuamente, interrelacionándose entre sí y mostrando claramente la complejidad
de los problemas de durabilidad del hormigón.
La penetración del agua que transporta el agente agresivo depende de la
porosidad, la distribución de los poros y su grado de conectividad en el hormigón
(Neville, 2002). El concepto de porosidad del hormigón está relacionado con una
red de poros, de aire y capilares, no siempre conectados entre sí, que permiten que
el hormigón presente permeabilidad a los líquidos y a los gases (Kumar y
Bhattacharjee, 2002).
2
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Fernández Luco, (2001) destaca que es evidente que dos materiales con idéntica
porosidad pero con distinta conectividad entre los poros se comportarán en forma
diferente en lo que respecta a impedir el ingreso de agentes agresivos, siendo el
material con poros interconectados más susceptible.
Los mecanismos de absorción capilar, permeabilidad y difusión son elementos
esenciales en la durabilidad del hormigón frente al ataque químico del agua de
mar. Por otro lado, la composición química y mineralógica del cemento, el grado de
hidratación y las características de la interfase de la pasta y el árido son también
importantes para aumentar la vida útil del hormigón.
La permeabilidad del hormigón, está influenciada por dos factores primarios
(Mehta y Monteiro, 2006): la porosidad y la interconectividad de los poros de la
pasta de cemento y la microfisuración en el hormigón, especialmente en la
interfase entre la pasta y el árido. La porosidad y la interconectividad dependen en
principalmente de la relación agua/cemento, el grado de hidratación, y el grado de
compactación. El estudio de permeabilidad del hormigón es complejo, debido a que
el hormigón es un material heterogéneo y su estructura porosa cambia con el
tiempo.
La predicción de la vida útil depende tanto a la caracterización de las propiedades
de los materiales del hormigón como el medio ambiente (El-Dieb y Hooton, 1995;
Yiğiter et al., 2007). Los agentes agresivos pueden ser aportados por los
componentes de la mezcla o pueden penetrar en el hormigón endurecido desde el
medio externo. De lo dicho anteriormente, para lograr un hormigón de alta
resistencia, baja permeabilidad y alta durabilidad, es necesario reducir la
porosidad de la pasta de cemento. La incorporación de materiales puzolánicos
como una sustitución parcial del cemento refina la porosidad y la distribución del
tamaño de los poros de la pasta endurecida (Yiğiter et al., 2007; Prinya et al., 2005;
Li YX, 2006; Ouellet S, 2007).
La complejidad del tema y la necesidad de estudios experimentales fue el motivo a
iniciar este trabajo de investigación referido al ataque químico del hormigón
expuesto al agua de mar, entendiendo como tal a los procesos de degradación
3
Capítulo 1. Introducción
causados por los agentes agresivos procedentes del medio marino a la estructura
que son transportado en solución a su interior y reaccionan con alguno de los
constituyentes de la pasta de cemento.
1.2 OBJETIVOS
El objetivo principal del presente trabajo es estudiar las variaciones en la
microestructura de hormigones preparados con distintas adiciones minerales,
humo de sílice, cenizas volantes y escoria, y su relación con el comportamiento
frente a diferentes medios agresivos: cloruro sódico, sulfato sódico y sulfato
magnésico. Con esta investigación se pretende avanzar en el conocimiento de los
hormigones habitualmente diseñados para estructuras situadas en ambiente
marino sumergido.
Para lograr el objetivo principal ha sido necesario cubrir diferentes etapas, que en
sí mismas, representan los objetivos específicos del presente trabajo. Entre estos
objetivos específicos destacaremos los siguientes:
•
Realizar un profundo estudio bibliográfico de los procesos de deterioro del
hormigón debido a la penetración de los iones agresivos procedentes del
medio marino, actualizar del estado de conocimiento de los tipos de
hormigones utilizados en el medio marino y proponer el desarrollo de un
trabajo de investigación propio.
•
Identificar los métodos y procedimientos de ensayos utilizados para la
caracterización de los hormigones estudiados en estado fresco y
endurecido.
•
Realización de una campaña experimental para estudiar la penetración de
los iones cloruro, sulfato y magnesio en dichos hormigones. Evaluar el
proceso de difusión del ion sulfato considerando el efecto de la sinergia de
otros iones presentes.
•
Evaluar los distintos ensayos de caracterización de la estructura porosa:
permeabilidad al agua, permeabilidad a los gases y porosimetría por
intrusión de mercurio. Estudiar la Información que aportan, así como la
4
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
relación de los parámetros medidos frente al transporte de iones en el
material.
•
Desarrollar un modelo numérico de difusión de iones cloruro y sulfato en
los
hormigones
que
permita
predecir
a
partir
de
parámetros
microestructurales el comportamiento del material.
•
Evaluar a partir de los resultados obtenidos para los coeficientes de
difusión de cloruros a distintas edades, si las ecuaciones propuestas en el
anejo de Durabilidad de la EHE para evaluar la evolución de dicho
parámetro con el tiempo, son igualmente validas para todos los
hormigones.
Para llevar a cabo estos objetivos se estudiará en los distintos hormigones el
desarrollo de las resistencias mecánicas, el comportamiento frente al transporte de
distintas sustancias (fluidos, gases e iones) y las propiedades microestructurales
de los mismos después de distintos periodos de curado (7, 28 y 91 días), así como
después de diferentes tiempos de exposición a los distintos medios agresivos (6,
12 y 18 meses) utilizando para ello diversas técnicas:
1. Ensayos para estudiar la capacidad de transporte
o Determinación de la penetración de agua bajo presión
o Determinación de la permeabilidad al oxigeno
o Determinación de la penetración de los iones cloruro, sulfato y
magnesio en hormigón endurecido
2. Ensayos para estudiar las propiedades mecánicas
o Resistencia a compresión
o Resistencia a tracción indirecta
o Módulo de elasticidad a compresión
3. Ensayos para estudiar las propiedades microestructurales
o Porosimetría por intrusión de mercurio
o Análisis térmicos (termogravimétrico y térmico diferencial)
o Difracción de Rayos – X
5
Capítulo 1. Introducción
1.3 ORGANIZACIÓN DE LA TESIS
El presente trabajo consta de siete capítulos, referencias bibliográficas y tres
anexos, organizados de acuerdo al desarrollo de los objetivos y el alcance de la
investigación.
Capítulo 1 – Introducción: Presenta el problema a estudiar, los objetivos y
antecedentes del mismo.
Capítulo 2 – Estado del Conocimiento: Presenta los antecedentes del problema a
estudiar y un amplio desarrollo de los mecanismos de deterioro del hormigón en el
medio marino: ataque por sulfatos, el deterioro químico por las sales, la acción
hielo-deshielo, la reacción árido-álcali, la corrosión de las armaduras embebidas en
el hormigón y penetración de iones cloruro. También se exponen los
conocimientos actuales sobre la estructura porosa y los mecanismos de transporte
en el hormigón: la absorción capilar, la difusión y la permeabilidad. Finalmente,
una amplia revisión bibliográfica de los factores que influyen en la durabilidad del
hormigón en el medio marino.
Capítulo 3 – Materiales y Desarrollo Experimental: Se presentan las campañas
experimentales realizadas para este trabajo: ensayos para determinar la capacidad
de transporte, ensayos para determinar las propiedades mecánicas y ensayos para
caracterizar la microestructura.
Capítulo 4 - Resultados Experimentales: presenta los resultados obtenidos de las
campañas experimentales llevadas a cabo en esta tesis.
Capítulo 5 – Análisis de los Resultados Experimentales: presenta el análisis de los
resultados obtenidos de las campañas experimentales realizadas en este trabajo.
Capítulo 6 - Modelo numérico de difusión: Presenta, en primer lugar, una revisión
bibliográfica de los modelos de difusión, luego el desarrollo del modelo propuesto
en esta tesis, derivado de los estudios experimentales descritos en los capítulos
anteriores. Posteriormente, se aplica este modelo para obtener unos valores
6
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
teóricos que comparan con los resultados experimentales de difusión obtenidos de
esta tesis.
Capítulo 7 – Conclusiones y líneas futuras de investigación: Presenta las
conclusiones de cada uno de los trabajos experimentales, del modelo numérico de
difusión que se ha desarrollado a partir de la fase experimental y, finalmente, se
proponen sugerencias para futuras líneas de investigación.
7
Capítulo 1. Introducción
8
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
2
CAPÍTULO 2
ESTADO DEL CONOCIMIENTO
2.1 INTRODUCCIÓN
El trabajo de investigación presentado en esta tesis está relacionado directamente
con la durabilidad de las estructuras de hormigón armado en el medio marino. Por
lo tanto, a continuación se presentan algunos de los temas clave relacionados con
este ambiente, que tienen relación directa con la investigación y que se analizarán
con detalle más adelante.
En este capítulo se hace en primer lugar un breve análisis de los procesos
generales de degradación de las estructuras de hormigón armado. En él se discute
la experiencia actual con estos procesos, prestando especial atención a aquellos en
los que el deterioro del hormigón se debe a la penetración de los iones agresivos
procedentes del medio marino.
Entre los principales procesos responsables del deterioro de las estructuras de
hormigón armado en el medio marino, se encuentran la corrosión de la armadura y
la formación de sales expansivas en los poros del hormigón. En este ambiente, la
corrosión y la expansión se producen debido a la presencia de iones cloruro,
sulfato y magnesio en el agua de mar. Es por ello que el ataque de las sales de estos
iones al hormigón es objeto principal de análisis en este trabajo.
9
Capítulo 2. Estado del conocimiento
El efecto de la porosidad del hormigón en su resistencia a la degradación es muy
complejo. Para determinar la capacidad de penetración de un agresivo en el
hormigón se debe tener en cuenta la distribución de poros de la pasta de cemento,
especialmente su tamaño y la conectividad. Otro de los objetivos de la presente
investigación es evaluar los efectos de la evolución de la estructura de los poros en
los mecanismos de transporte tales como la difusión iónica y la permeabilidad al
agua, permeabilidad a los gases y establecer relaciones entre los coeficientes de
transporte y la porosidad. En el contexto de esta tesis se pretende estudiar estos
aspectos en hormigones fabricados con diferentes tipos de cemento resistente al
sulfato y con adiciones minerales, habitualmente utilizados en medios marinos.
2.2 DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN
La durabilidad de un hormigón de cemento Portland puede definirse como la
capacidad que éste tiene de resistir a la acción del ambiente, ataques químicos,
físicos, biológicos, o cualquier proceso que tienda a deteriorarlo. Así, un hormigón
durable será el que conserve su forma original y su capacidad resistente durante
su vida de servicio en el tiempo, cuando se encuentra expuesto a estas acciones
(Fernandez Cánovas, 2007; EHE, 2008). En la Figura 2.1 (Naus, 2007) se muestra
un esquema de la interrelación entre los principales factores que afectan a la
durabilidad de una estructura de hormigón.
En una primera aproximación se puede decir que la durabilidad de una estructura
de hormigón depende fundamentalmente de dos factores:
• Las condiciones ambientales y de uso a que esté sometida.
• La mayor o menor dificultad que el hormigón presenta al paso de sustancias
desde el medio ambiente a su interior.
Las normas tienen en cuenta estos factores y, en función del tipo de exposición de
la estructura, exigen determinadas características al hormigón para hacerlo más o
menos impermeable.
10
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
El transporte combinado de calor, humedad y sustancias químicas a través de la
masa del hormigón y el intercambio con el medio exterior, así como los parámetros
que controlan estos mecanismos de transporte, constituyen los elementos
principales de su durabilidad química.
Si se exceptúa el deterioro mecánico, la presencia de agua es el principal factor de
deterioro. La estructura de la red de poros (tipo, tamaño y distribución) y las
fisuras gobiernan el transporte de agua a través del hormigón, de modo que el
control de la naturaleza y distribución de los poros, así como de las fisuras, es una
labor esencial en el proyecto y ejecución de una estructura (Shazali, 2006). La
velocidad del proceso de deterioro depende en gran medida del medio acuoso a
través del cual se realiza el transporte: aire húmedo, agua de lluvia o inmersión.
Los distintos fenómenos de transporte en el hormigón se muestran en el esquema
de la Figura 2.2, (GEHO-CEB, 1996).
Figura 2.1 Relación entre los factores de durabilidad y el comportamiento estructural (Naus, 2007)
El tipo y la velocidad de los procesos de degradación del hormigón (físicos,
químicos y biológicos) y del acero de armar y de pretensar (corrosión) determinan
11
Capítulo 2. Estado del conocimiento
la resistencia y rigidez de la estructura. Esto, junto con su geometría, determina el
comportamiento estructural (Vu, 2001).
Figura 2.2 Esquema de los fenómenos de transporte en el hormigón (GEHO-CEB, 1996)
2.3 DURABILIDAD DEL HORMIGÓN EN AMBIENTE MARINO
Durante las tres últimas décadas, se han superado satisfactoriamente diversos
obstáculos tecnológicos para hacer del hormigón armado y pretensado un material
de construcción adecuado para las estructuras complejas, y en concreto para la
gran variedad de estructuras marinas existentes, como por ejemplo las
plataformas marinas offshore, puentes de grandes luces y túneles submarinos
(Figuras 2.3 y 2.4). Debido a que el mundo se ve orientado cada vez más hacia la
energía del mar y hacia otros recursos marinos, se prevé que la actividad de
construcción durante el presente siglo esté dominada por las estructuras de
hormigón en el medio marino (Mehta, 2003).
12
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.3 La plataforma marina Troll A
construida en 1995 está situada a 70 kilómetros
de la costa de Noruega
Figura 2.4 El puente-túnel de Chesapeake en
Virginia (USA)
El efecto del agua de mar en el hormigón merece una atención especial, por varios
motivos. En primer lugar, los océanos representan hasta un 80% de la superficie
de la tierra. Por lo tanto, un gran número de estructuras están expuestas al agua de
mar, ya sea directa o indirectamente. Los vientos pueden acarrear brisas del agua
de mar hasta un cierto número de kilómetros en el interior de la costa. Además los
elementos estructurales de hormigón se emplean ampliamente en la construcción
de puertos y embarcaderos: muelles, plataformas, rompeolas y muros de
contención.
Finalmente, cabe destacar que las estructuras costeras y marinas están expuestas a
la acción simultánea de varios procesos de deterioro físico y químico, que
representan una oportunidad excelente, desde el punto de vista científico, para
entender la complejidad de los problemas de la durabilidad.
2.3.1 Condiciones de exposición y el deterioro del hormigón en el ambiente
marino
De acuerdo con la clasificación de la EHE, un elemento estructural de hormigón
armado o pretensado presenta tres niveles distintos de susceptibilidad al deterioro
dependiendo de la zona de ambiente marino en la que se encuentre (EHE, 2008):
zona de carrera de mareas, zona atmosférica y zona sumergida. En la Figura 2.5
(Irassar, 2001) se esquematiza el ataque producido por el agua de mar sobre un
pilar de hormigón armado, en el que se pueden diferenciar estas tres zonas En
algunos textos de hormigón se puede encontrar una zona más, la zona de
13
Capítulo 2. Estado del conocimiento
salpicaduras, aunque a todos los efectos normativos se considera dentro de la zona
atmosférica. A continuación se describen los tres tipos de ambientes marinos que
recoge la EHE.
Figura 2.5 Esquema del ataque producido por el agua de mar sobre un pilar de hormigón armado,
diferencionandose tres zonas (Irassar, 2001)
Zona de carrera de mareas: Es aquélla en la que existe el ataque combinado de
corrosión del acero debido al aumento de concentración de cloruros a través de los
ciclos de humedad y sequedad. También, ataques químicos debidos a reacción
álcali-árido si el hormigón tiene áridos reactivos. Por otra parte, la cristalización de
sales, sumada a los gradientes térmicos, tiende a fisurar al hormigón. Además es
importante tener en cuenta que produce una erosión debido a la acción directa de
las olas y de los sólidos que flotan en ellas.
Zona atmosférica: Es aquélla en la que la estructura recibe, aun a pesar de no
estar en contacto con el agua, un aporte elevado de sales originado por el nivel de
saturación de vapor de agua que presenta el aire en zonas costeras, capaz de
producir depósitos salinos en distintas zonas de la estructura, donde se producen
ciclos de humedad y secado. Resulta poco dañado en forma directa, pero la
difusión de cloruros puede provocar la corrosión de las armaduras. El nivel de
sales va disminuyendo en función de la distancia del mar y de la altura, si bien
según la velocidad y la dirección de los vientos dominantes este efecto puede llegar
a extenderse varios kilómetros tierra adentro. Los daños que suelen manifestarse
14
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
en esa zona son sobre todo los ocasionados por la corrosión de armaduras debido
a la acción de los iones cloruro, así como a la acción de la helada en ambientes
fríos.
Zona sumergida: Es la que está por debajo del nivel de la mareas y, por tanto, en
régimen de inmersión permanente. Los daños más significativos son producidos
por el ataque químico de las sales agresivas y por los microorganismos que
favorecen el desarrollo de las incrustaciones biológicas y que, en casos extremos,
pueden dar lugar a procesos de corrosión biológica sobre las armaduras. Debido a
la falta de oxígeno en esta zona apenas se produce corrosión de armaduras.
2.3.1.1 Composición química del agua de mar
La composición química del agua de mar es prácticamente uniforme en todo el
planeta. Con un 3,5% en peso de sales solubles de valor medio, las iones presentes
en mayor concentración son el Na+ y del Cl-, con valores medios de 11.000 y 20.000
mg/litro, respectivamente. Además el agua de mar presenta cantidades
significativas de Mg2+ y SO42-, con concentraciones medias de 1.400 y 2.700
mg/litro, respectivamente. Junto con esta composición se tiene un pH que varía
entre 7,5 y 8,4 (Mehta, 2003). La Tabla 2.1 recoge los valores medios de los
distintos iones presentes en la composición del agua de mar.
Tabla 2.1 Composición media del agua de mar (Mehta, 2003)
Iones
Na
mg/litro
K
11.000
Ca
1.330
430
Mg SO
400
19.800
2.760
La presencia de ciertos gases cerca de la superficie o en el agua de mar también
forma parte de los fenómenos de química y electroquímica que influyen en la
durabilidad del hormigón. Uno de estos gases es el oxígeno (O2) presente tanto en
15
Capítulo 2. Estado del conocimiento
aire como en el agua de mar que tiene un papel esencial en la corrosión del acero
embebido en el hormigón. También el dióxido de carbono disuelto (CO2) y el
sulfuro de hidrógeno (H2S), presentes en el agua de mar, pueden causar una
disminución del pH, del 8,2 - 8,4, a 7 o incluso menos. Las aguas ácidas reducen la
alcalinidad y la resistencia del hormigón, a la vez que favorecen la corrosión
electroquímica del acero embebido en el mismo.
Al hablar de la agresividad química del agua de mar es preciso tener en cuenta que,
a pesar de la mencionada presencia de una alta concentración de iones agresivos,
sobre todo Cl-, SO42- y Mg2+, la acción conjunta de los mismos resulta menos
agresiva que si atacaran individualmente. Esto se debe fundamentalmente a la
formación de cloroaluminato de calcio, también conocido como sal de Friedel, que
obedece a la reacción, expresada en la ecuación (2.1) y la carbonatación superficial
debido a la acción del CO2 disuelto en el agua, ecuación (2.2).
+ + 10 . . 10 (2.1)
Sal de Friedel
2() + + . 2 (2.2)
Carbonatación
2.3.2 Tipos específicos del deterioro del hormigón en el medio marino
Previamente a poder predecir cuál va a ser la evolución del deterioro de una
estructura de hormigón en el medio marino, es preciso conocer en detalle los
procesos que tienen lugar en la degradación del mismo. En esta sección se
describen las causas y las consecuencias de una selección de los mecanismos de
deterioro directo e indirecto más importantes de las estructuras de hormigón.
En el caso concreto del ambiente marino, el deterioro directo es aquél que produce
cambios en el cemento y en los áridos del hormigón, debido a la exposición a
sustancias agresivas. Estas sustancias debilitan la matriz del cemento, conduciendo
a su posterior abrasión. Se denomina deterioro indirecto a las grietas y
descantillado debido al aumento de volumen que proviene de la corrosión de las
armaduras en el hormigón. En el caso del deterioro indirecto, la matriz del
16
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
cemento en principio no está afectada por las sustancias agresivas que penetran en
el hormigón, sin embargo aumenta la posibilidad de que lo sea a posteriori debido
a que se facilita la entrada de agresivos.
El hormigón expuesto a ambiente marino puede deteriorarse como consecuencia
de los siguientes factores principales (Metha, 2003):
•
Deterioro directo
1. Acción química de los distintos constituyentes del agua de mar sobre los
productos de hidratación del cemento y la combinación de las mismas.
2. Expansión álcali–árido, en el caso de que se encuentren presentes áridos
reactivos.
3. Presión de cristalización de sales dentro del hormigón, si una cara de la
estructura está sometida a condiciones de humedecimiento y las otras a
condiciones de secado.
4. Acción de la helada en climas fríos.
•
Deterioro indirecto
1. Corrosión del acero embebido en elementos armados.
2. Erosión física debida a la acción del oleaje y partículas en suspensión.
El ataque al hormigón debido a cualquiera de estas causas tiende a incrementar la
permeabilidad. Esto provoca que el material sea progresivamente más susceptible
a ser atacado por parte del agente destructivo inicial, así como también por otros
tipos de agentes agresivos. De esta forma, es casi siempre un conjunto de causas de
deterioro de distinta naturaleza las que se encuentran actuando simultáneamente
cuando una estructura de hormigón expuesta al agua de mar se encuentra en una
fase avanzada de degradación.
2.3.2.1 Mecanismos de deterioro directo
En este apartado se describe el deterioro directo del hormigón debido al ataque
por sulfatos, la acción de hielo-deshielo, la reacción de álcali-sílice, y la acción de
sales.
17
Capítulo 2. Estado del conocimiento
2.3.2.1.1 Ataque por sulfatos
El deterioro del hormigón debido al ataque químico de los sulfatos es un caso
típico, ampliamente descrito en diversas publicaciones y libros de texto sobre
hormigón (Neville, 2002; Skalny, 2002). Este deterioro es el resultado de la
penetración de este agente agresivo en el hormigón y de sus consiguientes
reacciones químicas con la matriz de cemento. Las tres principales reacciones que
tienen lugar son:
- Formación de ettringita: conversión del aluminato de calcio hidratado al
sulfoaluminato de calcio.
- Formación de yeso: conversión de hidróxido de calcio a sulfato de calcio.
- Descalcificación: descomposición de los silicatos de calcio hidratado.
Estas reacciones químicas pueden conducir a la expansión y fisuración del
hormigón, así como a la consecuente pérdida de resistencias mecánicas del mismo.
La forma y el avance de los daños en el hormigón dependen de la concentración de
sulfato, el tipo de cationes en la solución de sulfato (especialmente en el mar, sodio
o magnesio), el pH de la solución y la microestructura de la matriz de cemento
endurecido. Algunos cementos son más susceptibles al sulfato de magnesio que al
sulfato de sodio, el mecanismo clave es la sustitución del calcio en el silicato de
calcio hidratado, que forman gran parte de la matriz de cemento por magnesio.
Esto conduce a una pérdida de las propiedades de unión y pérdida de la capacidad
resistente. La formación de los hidratos de brucita (Mg(OH)2) y silicato de
magnesio indica la presencia del ataque de magnesio.
Otro mecanismo de deterioro surge a raíz de la formación de yeso como resultado
del intercambio químico que se produce entre los iones sulfato provenientes del
medio ambiente y los grupos (OH)- del hidróxido de calcio, formado durante la
hidratación de la pasta cementicia como subproducto de las reacciones de
formación de los silicatos de calcio (SCH). Este mecanismo también es conocido
como ataque ácido de los sulfatos. La reacción química que se produce está
representada por la ecuación (2.3).
18
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
() + . 10 . 2 (2.3)
Estas formaciones de sulfato actúan modificando la reacción principal de
formación de ettringita.
La ettringita cristaliza asociada con 32 moléculas de agua, ecuación (2.4), que
causan un fuerte incremento del volumen de la pasta de cemento. En esta pasta, si
se encuentra en estado endurecido, se produce una fisuración progresiva con
incremento de la permeabilidad y la consiguiente disminución de resistencia (Gaal,
2004). Si la presión generada dentro de la matriz del cemento es superior a su
capacidad resistente, el hormigón se fisurará (Brown, 2002; Al-Amoudi et al, 2002
y Irassar, 2003).
3( . 2 ) + 3
+ 26 3
. 32 (2.4)
La formación de ettringita puede prevenirse con el uso de algunos cementos
resistentes a los sulfatos. Por ejemplo, con un cemento con escoria de alto horno si
el contenido de la escoria es elevado. En este caso, debido al alto contenido de
escoria, se produce menos contenido de óxido de calcio y de aluminato de calcio
(3CaO Al2O3). Por otra parte, debido a la alta densidad del hormigón fabricado con
cemento de escoria de alto horno en comparación con el elaborado con cemento
Portland, el ingreso de ión sulfato se verá retardado (Gaal, 2004).
Durante el proceso de endurecimiento del hormigón, la ettringita se forma
alrededor de cada partícula de cemento para retardar o hacer más lenta la
velocidad del fraguado del hormigón debido a la adición de yeso en la fabricación
de cemento. Este tipo de ettringita, la denominada ettringita primaria, que se
forma durante la etapa plástica, no produce grietas.
Un caso especial del ataque por sulfatos es la formación retardada de ettringita
(delayed ettringite formation), la cual puede causar expansiones internas y
provocar la fisuración del hormigón, pudiendo no ser evidente hasta después de
algunos años.
19
Capítulo 2. Estado del conocimiento
La intensidad del ataque o el grado de degradación depende de la calidad del
hormigón (tipo de cemento, relación a/c, condiciones de curado, adiciones
minerales, deterioro del hormigón antes del ataque) y de las condiciones
ambientales (concentración, distribución y tipo de sulfatos, humedad y
temperatura, pH de la solución, efecto combinado de diferentes procesos de
degradación, etc.).
2.3.2.1.2 Ataque por sales
El ingreso de sales en la pasta de cemento y las reacciones con los compuestos
hidratados del cemento causan deterioro de la matriz y/o la pérdida de la
protección frente a la corrosión del acero. Tanto la oposición física de los
materiales al ingreso de estas sales, como la resistencia química de los materiales a
reaccionar con sales, determinan su comportamiento durable frente a este agente.
El tipo de cemento y las proporciones de la mezcla son claves en la resistencia del
hormigón frente a este ataque químico.
Al actuar una sal sobre un hormigón pueden formarse productos que pueden ser,
bien solubles, o bien insolubles y expansivos. El grado de agresividad depende
básicamente del tipo de aniones o de cationes que tenga la sal, del tipo de cemento,
de la permeabilidad del hormigón, de la concentración de sal y de la temperatura.
El deterioro del hormigón por la acción de sales es similar al deterioro por la
acción de ácidos; la matriz de cemento queda afectada por las sales a las cuales
esté expuesta. Dos ejemplos de las más agresivas para el hormigón son la de
magnesio y la de amonio. En concreto el magnesio actúa con facilidad en las
reacciones de intercambio favoreciendo la degradación y/o corrosión del
hormigón. Si está en cantidad suficiente puede reemplazar al calcio produciendo
daños importantes en el hormigón. En algunos casos la formación del hidróxido de
magnesio cristalino (brucita) puede ser beneficiosa debido a que, al ser este
hidróxido insoluble, sella los poros impidiendo o retardando otras acciones
corrosivas (Fernandez Cánovas, 2007). Sin embargo, siempre se produce una
bajada del pH de la fase acuosa, reduciendo la protección de la armadura.
20
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Todas las sales de amonio son muy solubles. Las reacciones de intercambio con la
cal dan lugar a la formación de amoniaco en forma gaseosa. En el caso de que se
formen sales de amonio con cloruros, sulfatos, sulfuros, etc., es importante señalar
que éstas son perjudiciales, especialmente los nitratos de amonio. El proceso
químico del efecto perjudicial del cloruro de amonio sobre las compuestos
hidratados del cemento se muestra en la ecuación (2.4) (Gaal, 2004).
2 + 2
+ . ! + + ! + 2 (2.4)
2.3.2.1.3 Ataque por la acción de ciclos hielo-deshielo
El deterioro del hormigón por la acción del hielo-deshielo puede darse cuando el
hormigón esta críticamente saturado, con aproximadamente el 91 % de sus poros
llenos de agua. Durante el proceso de congelación del agua, su volumen aumenta
alrededor de un 9 %. Si no hay ningún espacio para absorber esta expansión de
volumen en los poros, la congelación del agua puede causar daños en el hormigón
(Experts, 2006).
En las estructuras de hormigón el hielo se forma desde el exterior hacia el interior.
Si los poros presentes en la parte externa de la capa exterior del hormigón están
bloqueados por presencia de agua congelada en los mismos, el agua de poro
localizada debajo del hielo no tendrá espacio para expandirse, aumentando la
presión. Cuando la presión sube por encima de la capacidad resistente, dañará la
capa exterior del hormigón, causando a menudo descascarillamiento. Un ejemplo
del daño causado por los ciclos del hielo-deshielo se muestra en la Figura 2.6.
Figura 2.6 Deterioro debido a los ciclos hielo-deshielo (Experts, 2006)
21
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Resumiendo, los principales mecanismos que explican el deterioro por hielodeshielo corresponden a la presión hidráulica y la presión osmótica inducida en la
red porosa de los materiales (Méndez, 2007). En la red porosa se observan los
siguientes fenómenos:
-
La energía adicional de la superficie del poro provoca una reducción de
la energía potencial del agua en el interior de los poros y, por tanto, una
disminución del punto de congelación.
-
En los hormigones existe una gran variedad del tamaño de radio de los
poros de la pasta de cemento. Sólo aproximadamente un tercio de éstos
se congela a -30 °C mientras que el resto, alrededor de dos tercios, lo
hace a -60 °C, permaneciendo una película de agua líquida en la
superficie del poro incluso después de haberse helado el resto.
-
Si las condiciones ambientales y el grado de saturación del hormigón lo
permiten, puede producirse una importante evaporación de agua en el
paso del estado líquido al estado sólido del agua. Este fenómeno no
puede producirse si el hormigón no está completamente saturado. De
hecho, no todos los poros están saturados de agua, por lo que en los
poros de gel es prácticamente imposible que ésta cristalice, mientras
que los poros de aire no llegaran a saturarse. También, como
consecuencia de la energía superficial, se produce una disminución de la
presión hidráulica que se desarrolla en los poros de menor tamaño,
produciéndose una difusión del agua líquida desde los poros más
pequeños a los de mayor diámetro. Por otro lado, este transporte de
agua provoca cambios en la concentración de sales entre los poros, lo
cual induce una presión osmótica que empeora la situación y aumenta el
deterioro.
2.3.2.1.4 La reacción álcali-árido
Algunos áridos, sobre todo aquellos que contienen sílice amorfa, como los ópalos, o
parcialmente cristalizada, como las calcedonias y las tridimitas, reaccionan con los
álcalis del cemento cuando existe presencia de agua en los poros, dando lugar a
compuestos gelatinosos de silicato alcalino que son expansivos y pueden destruir
el hormigón. La reacción álcali-sílice (en adelante ASR) es la más común y
22
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
estudiada de las reacciones álcali-árido. Sin embargo, algunos áridos carbonatados
también pueden producir este tipo de problemas originados por la reacción con los
álcalis del cemento. En la Figura 2.7 se muestra un esquema del mecanismo de
deterioro implicado en la reacción álcali-árido, así como una imagen que ilustra un
ejemplo de la degradación producida por esta causa en una estructura de
hormigón en ambiente marino.
En la fabricación del hormigón, la hidratación del cemento Portland da como
resultado una solución intersticial que contiene hidróxidos de calcio, de sodio y de
potasio. El hidróxido de calcio está en forma cristalizada mientras que los
hidróxidos de sodio y de potasio se encuentran presentes en la solución. La
reacción álcali-sílice se produce cuando la disolución alcalina de los poros del
hormigón y los minerales silíceos de algunos áridos reaccionan para formar un gel
que, al embeber agua, aumenta drásticamente el volumen y la presión en la matriz
de cemento, y finalmente, ante la falta de capacidad resistente, provocan la
aparición de grietas.
El ataque por la solución alcalina provoca una desintegración de la estructura del
árido del hormigón, y el paso de la sílice en solución al estado de iones positivos
(H2SiO4). El proceso químico de la reacción de sílice-álcali se presenta en la
ecuación (2.5) (Segarra, 2005).
2 + ! + ! . 2 álcali
sílice
agua
(2.5)
álcali – gel de sílice
No todas las estructuras de hormigón son propensas a la reacción de álcali-árido.
Esta reacción sólo se produce en ciertas condiciones, que se resumen a
continuación (Gaal, 2004):
-
Presencia de áridos reactivos, sobre todo compuestos por sílice mal
cristalizada o amorfa (SiO2), ya que fácilmente producirá la reacción.
-
Tiene que haber agua suficiente para causar la expansión.
-
Tienen que estar disponibles iones suficientes de álcali para causar la
formación de gel, controlada sobre todo por el tipo de cemento.
23
Capítulo 2. Estado del conocimiento
-
La velocidad de transporte de los iones de sodio y de potasio debe tener un
valor relativamente alto para asegurar que una cantidad suficiente de
productos de reacción está disponible para la misma.
La reacción álcali-árido puede prevenirse, en general, por el uso de cemento de
escoria de alto horno en lugar de cemento Portland. A causa del bajo coeficiente de
difusión (alta resistencia al transporte), la reacción expansiva estará con mucha
probabilidad pospuesta hasta después del final de la vida útil de diseño de la
estructura.
(a)
(b)
Figura 2.7 a) Mecanismo, b) Fisuración y exudación en un rompeolas de hormigón armado,
una combinación de reacción de sílice del álcali y ciclos de humedad-sequedad (Mehta,
2003)
2.3.2.2 Mecanismos del deterioro indirecto
La causa más importante de deterioro indirecto en el hormigón es la corrosión de
las armaduras. Las grietas y el descascarillamiento causados por deterioro
indirecto provienen del aumento de volumen producido al reaccionar el hierro con
el oxígeno. Hasta ahora existen once minerales conocidos formados esencialmente
a partir de los elementos hierro, oxígeno e hidrógeno. El tipo de oxido que se forme
en cada caso depende de la temperatura, presión, humedad, valor del pH y
disponibilidad de oxígeno. Entre los productos de corrosión, el más comúnmente
observado es el óxido de hierro. El aumento de volumen llega a ser del 100 % para
el oxido de hierro (II), y del 300 % para el hidróxido de hierro (III).
24
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
2.3.2.2.1 La corrosión de las armaduras embebidas en el hormigón
La corrosión de las armaduras deteriora las estructuras de hormigón armado,
reduciendo su vida útil. Los productos de corrosión, conforme se van generando,
van ocupando los espacios vacíos de la estructura de poros del hormigón. Una vez
que los poros del hormigón adyacente a la armadura se van rellenando, no va
quedando espacio, por lo que se originan presiones sobre el mismo provocando, en
la mayoría de los casos, la fisuración longitudinal del recubrimiento. Este tipo de
fisuras, con un desarrollo paralelo a las armaduras, representa una vía rápida de
llegada de los agentes agresivos hasta la armadura, lo que acelera el proceso de
deterioro.
En el interior del hormigón la armadura está protegida frente a la corrosión. Este
es el resultado natural de la acción protectora de doble naturaleza que el hormigón
ejerce sobre el acero. Por un lado el recubrimiento es una barrera física que aísla el
acero del exterior. Por otro lado, la elevada alcalinidad (pH 12-13) de la fase
acuosa supone una barrera química que causa la formación de una capa
microscópica y transparente de óxidos que mantiene inalterado el acero por
tiempo indefinido, proceso denominado pasivado, mientras no cambien las
condiciones de servicio. Este efecto protector del hormigón hacia el acero es una
de las razones que ha hecho posible que el hormigón armado sea el material de
construcción por excelencia en las sociedades industrializadas. La Figura 2.8
muestra la situación de la armadura dentro del hormigón.
Figura 2.8 Armadura de acero protegida en hormigón
•
Principales causas de corrosión
Dos son las causas fundamentales de la pérdida de esta capacidad protectora del
hormigón (ver Figura 2.9):
-
La presencia de iones cloruros.
25
Capítulo 2. Estado del conocimiento
-
La carbonatación del hormigón de recubrimiento.
La carbonatación induce una corrosión generalizada en el acero, mientras que la
presencia de cloruros produce una corrosión localizada en la armadura. La
corrosión se puede identificar por la presencia de manchas de óxido en la
armadura y la aparición de fisuras paralelas a la dirección de las barras de armado.
La corrosión bajo tensión del acero pretensado es un tipo especial de ataque
localizado. Los distintos tipos de corrosión de la armadura del hormigón se
muestran en el esquema de la Figura 2.9.
Figura 2.9 Tipología de la corrosión de la armadura en el hormigón armado: generalizada
(carbonatación), localizada (cloruros) y corrosión bajo tensión (en elementos pretensados)
(García, 2007)
•
Penetración de cloruros.
Los iones cloruro pueden encontrarse presentes en el hormigón debido a su
presencia en la mezcla, principalmente en las adiciones, el agua de amasado o bien
en los áridos. Sin embargo, este medio no es el más común ya que desde hace
tiempo por normativa se controla la inclusión de estos iones en el hormigón. Por lo
tanto en la actualidad el medio más frecuente de ingreso del ión cloruro es desde el
exterior, ya sea porque la estructura esté localizada en ambiente marino o bien
debido al uso de sales de deshielo.
Los cloruros inducen una destrucción local de la capa que pasiva el acero
ocasionando un ataque localizado que se transforma frecuentemente en picaduras,
como se muestra en la imagen de la Figura 2.10.
26
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.10 Ataque localizado por picaduras debido a la acción despasivante del cloruro (Garcia,
2007)
Dependiendo de la expansión producida por la corrosión, puede aparecer o no la
fisuración del recubrimiento. En las zonas totalmente sumergidas las armaduras se
pueden corroer sin ninguna señal externa de daño en el recubrimiento. En estas
zonas sumergidas o en el hormigón completamente saturado, el ión cloruro
penetra en el hormigón por difusión. Sin embargo, en las zonas aéreas o en las
zonas afectadas por ciclos, en la zona de carrera de mareas o en zonas en las que se
utilizan sales de deshielo, la absorción capilar puede ser un mecanismo de
penetración más rápido.
El cloruro de sodio es la sal más importante en el agua de mar y en los agentes
utilizados como sales de deshielo. Una vez que la concentración de cloruros en
contacto con las armaduras excede la concentración de cloruros crítica, se inicia la
corrosión del acero. El tiempo hasta la iniciación de la corrosión se determina por
la calidad del hormigón, el espesor del recubrimiento del acero y la cantidad de
cloruros a los cuales la estructura está expuesta. En la Figura 2.11 se muestra el
ejemplo de una pila de un puente fisurada por efecto de la corrosión de las
armaduras.
Figura 2.11 Pila de puente de ferrocarril (Gaal, 2004).
27
Capítulo 2. Estado del conocimiento
•
Carbonatación
El anhídrido carbónico, CO2, contenido en el aire penetra en los poros capilares del
hormigón y se combina con el hidróxido de calcio para formar carbonato cálcico,
como representa la ecuación (2.6). Este proceso va reduciendo progresivamente la
alcalinidad del hormigón, que al principio tiene un valor de pH en torno a 12-13.
Este proceso es conocido con el nombre de carbonatación.
() + + (2.6)
Si el valor del pH puede llegar a valores de 9.5 o inferiores. Con este valor del pH la
alcalinidad ya no es suficiente para mantener pasiva la capa de óxido protectora de
las armaduras de acero, que se elimina. Por lo tanto, bajo la acción de la humedad y
del oxígeno, el proceso de corrosión puede comenzar. El hormigón en estas
condiciones, el hormigón carbonatado, es susceptible de corrosión generalizada.
Virtualmente todos los elementos constitutivos del cemento Portland hidratado
son susceptibles de carbonatación. Los resultados pueden ser beneficiosos o
perjudiciales, dependiendo del tiempo, la tasa y la extensión de la carbonatación, y
del ambiente al cual esté expuesto el cemento. Así por ejemplo, una carbonatación
inducida durante su producción puede mejorar la resistencia, dureza y estabilidad
dimensional de los productos de hormigón, aunque siempre cuidando su
durabilidad ante la posible corrosión de las armaduras por pérdida de la reserva
alcalina (ACI_201, 2001).
La tasa de ataque depende de las propiedades del hormigón y de la concentración
de CO2 agresivo. Debido a la amplia variedad de condiciones en las construcciones
subterráneas, en este momento no existe consenso en cuanto al establecimiento de
valores limitantes. Sin embargo, algunos estudios han concluido que el agua que
contiene más de 20 partes por millón (ppm) de CO2 agresivo pueden provocar la
rápida carbonatación de la pasta cementicia hidratada. Por otra parte, las aguas
que contienen 10 ppm o menos de CO2 agresivo pero que se mueven libremente
también pueden provocar una carbonatación significativa (ACI_201, 2001). Un
28
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
ejemplo del deterioro debido a la corrosión inducida por la carbonatación se
presenta en la Figura 2.12.
Figura 2.12 Corrosión debido a la carbonación (Gaal, 2004)
La reacción del cemento Portland hidratado con el CO2 del aire generalmente es un
proceso lento. Este proceso depende fuertemente de la humedad relativa
ambiente, la temperatura, la permeabilidad del hormigón y la concentración de
CO2. Las mayores tasas de carbonatación se producen cuando la humedad relativa
se mantiene entre 50 y 75%. Para una humedad relativa inferior al 25%, el grado
de carbonatación se considera insignificante. En el otro extremo, si la humedad
relativa es superior al 75%, la humedad presente en los poros restringe la
penetración de CO2. Los hormigones relativamente permeables sufren una
carbonatación más rápida y extensa que los hormigones densos, bien compactados
y curados. Una menor relación a/c y una buena compactación reducen la
permeabilidad y limitan la carbonatación a la superficie (ACI_201, 2001). En las
áreas industriales, donde hay mayor concentración de CO2 en el aire, las tasas de
carbonatación pueden ser mayores (Gaal, 2004).
2.3.2.2.2 Procesos de corrosión en el hormigón
La corrosión del acero en el hormigón es un proceso electroquímico. Los
potenciales electroquímicos que forman las pilas de corrosión se pueden generar
básicamente de dos formas (Noguera, 2004; Gaal, 2004):
•
Las pilas de composición se pueden formar cuando se colocan dos metales
diferentes dentro del hormigón, como las armaduras de acero y los
29
Capítulo 2. Estado del conocimiento
conductos de aluminio, o cuando existen variaciones significativas en las
características superficiales del acero.
•
Las pilas de corrosión se pueden formar debido a diferencias en la
concentración de los iones disueltos cerca del acero, como los álcalis, los
cloruros o el oxígeno.
Como consecuencia, uno de los dos metales (o algunas partes del metal si sólo hay
uno) se convierte en anódico y el otro en catódico. En la Figura 2.13 se muestra un
esquema de la pila galvánica que se forma durante la corrosión del acero.
Figura 2.13 Mecanismo simplificado de corrosión en una disolución: Zona anódica y catódica
(Mehta, 2003)
En condiciones normales, el acero embebido en el hormigón se encuentra aislado
por el doble mecanismo protector explicado anteriormente, que sitúa al acero en la
zona de pasividad del diagrama de Pourbaix. Cuando el acero se encuentra en esta
situación su superficie se recubre de una capa protectora de óxido férrico Fe2O3 de
espesor muy pequeño, del orden de 100.000 Å, que protege el acero de la
corrosión. Las reacciones que son responsables de la formación de esta capa
protectora de óxido se presentan en las ecuaciones (2.7-2.9) (Bermúdez, 2007):
4Fe2+ 4e- + 4Fe3+
(2.7)
3O2 + 12e- 6O2-
(2.8)
4Fe3+ + 6O2- 2Fe2O3
(2.9)
30
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En realidad esta capa pasiva no consiste sólo en Fe2O3, sino en una mezcla de Fe2O3
y Fe3O4, junto con hidratos del cemento. El Fe3O4 tiene una porosidad muy elevada
en comparación con la del Fe2O3, lo que hace que realmente no sea un óxido pasivo.
La formación del Fe3O4 se puede representar por las ecuaciones (2.10 y 2.11):
2O2 + 8e- 4O2-
(2.10)
2Fe3+ + Fe2+ + 4O2- Fe3O4
(2.11)
Cuando el acero se encuentra pasivado en una estructura, el proceso anódico no
puede producirse hasta que la capa protectora del acero se elimina por exposición
a un ambiente ácido, por ejemplo por carbonatación, o bien se hace discontinua
por la acción de iones Cl-, por ejemplo por exposición a ambiente marino.
Igualmente es necesario disponer de suficiente cantidad de oxígeno y agua sobre la
superficie del acero para que se produzca el proceso catódico. Las reacciones
involucradas en estos procesos se presentan en las ecuaciones (2.12 y 2.13)
(Ramachandran, 2002; Mehta, 2003; Bermúdez, 2007):
Ánodo:
Fe 2e- + Fe2+
(2.12)
Cátodo:
O2 + 2H2O + 4e- 4OH -
(2.13)
En primer lugar se produce hidróxido ferroso de color verdoso. Con mayor grado
de oxidación se produce óxido ferroso-férrico, de color negro, e hidróxido férrico,
de aspecto rojizo. Si no se dispone de suficiente oxígeno, no se puede desarrollar la
formación de hidróxido férrico, por lo que no se producen óxidos expansivos. Las
reacciones que tienen lugar en la formación de los distintos óxidos se presentan en
las ecuaciones (2.14 - 2.16) (Bermúdez, 2007):
Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2
Formación de hidróxido ferroso
(2.14)
31
Capítulo 2. Estado del conocimiento
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3
F. de hidróxido férrico
2Fe(OH)3 Fe2O3.H2O + 2H2O F. de óxido de hierro hidratado
(2.15)
(2.16)
Cuando el hierro metálico existente en el acero se transforma en óxido, de acuerdo
con la fórmula genérica (FeO.(H2O)x), se produce un incremento de volumen
importante, que puede llegar a ser del 600% respecto al tamaño original del metal.
Este aumento de volumen puede considerarse la principal causa de expansión y
fisuración del hormigón (Bermúdez, 2007).
En el caso de que existan cloruros en contacto con las armaduras, estos iones
reaccionan con el hierro para formar el cloruro de hierro según la ecuación (2.17).
Fe2+ + 2Cl - FeCl2
(2.17)
Este compuesto es incoloro o de color verdoso, y es muy soluble. Se trata de un
compuesto que puede emigrar lejos del acero, llegando incluso a la superficie del
hormigón, donde es oxidado a hierro (III), óxidos que tienen un color rojo o
marrón. Estas manchas marrones en la superficie del hormigón indican que la
corrosión por cloruro se ha iniciado. En la Figura 2.14 se pueden observar los
distintos daños producidos por la corrosión como son las manchas marrones, las
grietas y finalmente descascarillamiento.
El cloruro de hierro reacciona parcialmente con el agua para formar el hidróxido
ferroso y ácido clorhídrico, según la ecuación (2.18). El ácido clorhídrico causa una
nueva caída del pH, acelerando la disolución local de hierro (Gaal, 2004).
FeCl2 + 2H2O 2HCl + Fe(OH)
(2.18)
El estado pasivo del acero depende del valor del pH y de la concentración de
cloruros. Si el valor del pH cae por debajo de 10, los átomos de hierro cada vez se
disuelven más de la capa pasiva del óxido y se generaliza la corrosión.
32
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.14 Corrosión de las armaduras en unos pilares expuestos al agua de mar (Heumann, 2009)
2.3.3 Porosidad y distribución del tamaño de poros
La estructura porosa del hormigón es una de sus características más importantes,
ya que su influencia se extiende desde la determinación de sus propiedades de
transporte hasta la de su comportamiento mecánico. Las propiedades de
transporte están muy relacionadas con la capacidad que presenta el hormigón de
resistir distintos problemas de durabilidad (Diamond, 1999).
Dos son los parámetros más importantes relacionados con el transporte de
sustancias (fluidos) a través los poros de la pasta de cemento endurecida:
-
Porosidad total
-
Distribución del tamaño de los poros.
La permeabilidad está relacionada con los poros interconectados a través de los
cuales es posible el transporte de líquidos o gases, y/o el intercambio de sustancias
disueltas. La porosidad representa, en el caso de la pasta de cemento normal, un
volumen del orden de un 20 a un 30%.
2.3.3.1 Clasificación del tamaño de poros en la pasta de cemento endurecida
El tamaño de los poros en el hormigón está comprendido entre 10-2 y 10-10 m. En
general se clasifican como macroporos, poros capilares y microporos. De éstos, los
relacionados más directamente con la durabilidad y comportamiento frente a los
agresivos, son los poros capilares y los macroporos.
33
Capítulo 2. Estado del conocimiento
En la Figura 2.15 aparece un esquema de la distribución del tamaño de poros en el
hormigón que se describen a continuación (Mehta y Monteiro, 2006):
•
Poros de gel (Microporos)
Este tipo de poros son los espacios interlaminares del gel CSH. Su tamaño varía
entre 0,5 nm y 2,5 nm, representando aproximadamente un 28% de la porosidad
total, su rango varía en función del contenido en agua entre las láminas.
Debido a su pequeño tamaño, no influyen negativamente en la durabilidad y
resistencia mecánica del hormigón. No obstante, el agua contenida en ellos puede
afectar a la estabilidad volumétrica del conjunto. Esto implica que pueden afectar a
la retracción y fluencia del hormigón (Mehta y Monteiro, 2006).
•
Poros capilares (Mesoporos - Macroporos)
Son los poros que representan el espacio no ocupado por las fases sólidas, y
contienen el agua libre que no ha reaccionado. El volumen y el tamaño de poros
capilares vienen determinado por la relación agua/cemento y el grado de
hidratación del cemento. Presentan tamaños comprendidos entre 50 nm - 2 nm,
zona catalogada como macroporos-mesoporos. Los poros capilares que presentan
tamaños mayores de 50 nm, son los conocidos como macroporos. Estos son los que
inciden en mayor medida en todos los mecanismos de transporte a través del
hormigón. Facilitan la entrada de agentes agresivos disueltos en los fluidos, por
fuerza capilar y de tensión superficial. De este modo los poros capilares influyen
negativamente en la resistencia mecánica del material y permeabilidad. Mientras
que los poros menores de 50 nm, también conocidos como microporos,
desempeñan un papel importante en la contracción por secado y la fluencia.
•
Poros de aire
Los poros de aire son generalmente esféricos y se deben a burbujas de aire
atrapadas durante el amasado. Pueden ser introducidos en el hormigón por medio
de aditivos durante el amasado con fines específicos, como por ejemplo paliar los
efectos del hielo - deshielo.
34
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Los poros de aire presentan un tamaño comprendido entre 3 mm-104 nm. Se trata
por tanto de macroporos grandes. Su presencia en el hormigón influye
negativamente en las resistencias mecánicas del material.
Figura 2.15 Esquema de la distribución del tamaño de poros en el hormigón (Mehta y Monteiro
2006)
2.3.3.2 Porosimetría por intrusión de mercurio
Como se ha señalado anteriormente, las características más importantes del
sistema de poros del hormigón son su porosidad total y su distribución de
tamaños. De hecho, estas características desempeñan el papel más decisivo en
procesos del deterioro del hormigón (Kumara, 2004). Por lo tanto, la durabilidad
del hormigón puede ser evaluada indirectamente a partir de las características de
su sistema de poros. La influencia de la estructura porosa no es igual para los
distintos medios agresivos, por lo que es necesario el estudio de cada caso para
establecer una correlación entre las características del sistema de poros y la
calidad de durabilidad del hormigón frente a ese agresivo. La durabilidad del
hormigón puede ser clasificada en términos de baja, media o alta permeabilidadabsorción con base en el valor del índice de penetración. De ahí, por una relación
entre un índice de penetración conveniente y las características del sistema de
poros mencionadas, es posible obtener una correlación fiable entre la calidad de la
durabilidad del hormigón y las características del sistema de poros. La
determinación de la porosimetría, porosidad y distribución de tamaño de poro, del
hormigón se puede determinar mediante el ensayo de porosimetría por intrusión
de mercurio (Kumara, 2004).
35
Capítulo 2. Estado del conocimiento
El ensayo de porosimetría por intrusión de mercurio consiste en el estudio de la
distribución del tamaño de los poros basada en la medida del volumen de mercurio
que se acumula en los poros de una muestra previamente seca, en función de la
presión aplicada. La distribución del tamaño de poros puede estimarse midiendo el
volumen de mercurio inyectado en el material con presiones crecientes.
La distribución del tamaño de poros se calcula aplicando la ecuación (2.19),
denominada fórmula de Washburn (Zhou, 2006). En la Figura 2.16 se muestra un
esquema de los distintos parámetros utilizados en la expresión.
"= −
4 & '()*
+
(2.19)
en donde:
γ = Tensión superficial del mercurio.
Ѳ = Ángulo de contacto del mercurio con el material.
D = Diámetro del poro lleno de mercurio (µm).
P = Presión a la cual ha sido introducido el mercurio (MPa).
Figura 2.16 Mercurio en contacto con un sólido poroso
El mercurio es el único líquido conocido que por su tensión superficial no moja.
Tiene una tensión superficial alta y 485 N/m (Zhou, 2006). También muestra un
alto ángulo de contacto, comprendido en un rango situado entre 112° y 142°.
Dependiendo de la fuente consultada se recomiendan distintos ángulos como 113°
según (Orr, 1959), 139° según (Cook, 1991) ó 106° si se consulta (León, 1998),
para la intrusión y extrusión.
36
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
El volumen acumulado de poro (vs) diámetro de poro y los volúmenes
incrementales se obtienen directamente de la aplicación de la ecuación de
Washburn. Ye (2003) describió los parámetros obtenidos del porosímetro por
intrusión de mercurio (conocido como MIP), como sigue:
La porosidad total Φ es igual al volumen máximo de penetración de mercurio, a la
presión máxima aplicada, dividido por el volumen de la muestra.
La distribución del tamaño de los poros dV(d), viene determinado por la siguiente
ecuación (2.20), en donde Vpor es el volumen de los poro (m3/m3).
,-(,) = −
-./0 ,, ,1
(2.20)
Área total de la superficie de los poros S. El área de la superficie del poro A está
relacionada con el volumen del poro V, A=4V/D, bajo la hipótesis de considerar que
los poros son cilíndricos. La superficie total S (m2/m2), se presenta en la ecuación
(2.21):
3
1
=
2 1,&'()*
4
(2.21)
Nota: La superficie total debe calcularse sobre la base de la curva de intrusión.
La curva diferencial de la distribución del tamaño de poro puede ser obtenido por
el diámetro logarítmico frente a la intrusión diferencial dV/d (logD).
Como ventaja de la aplicación de la técnica tenemos la posibilidad de obtener
medidas de la porosidad y de la distribución del tamaño de los poros que pueden
ser útiles para la comparación entre hormigones.
2.3.4 Mecanismos de transporte en el hormigón
La durabilidad del hormigón depende de muchos factores. Entre los más
importantes, se pueden destacar la distribución geométrica de los poros y los
37
Capítulo 2. Estado del conocimiento
mecanismos de transporte que se presentan en su interior. Si bien hay otros
indicadores de la durabilidad, tal como lo puede ser de una forma indirecta la
resistencia del material, es interesante analizar otros fenómenos que también
afectan a la apariencia y a la textura de los hormigones. Estos últimos son dos
aspectos que también pueden influir en la durabilidad indirectamente.
El movimiento de gases, líquidos e iones por el hormigón es importante debido a
sus interacciones con los componentes del hormigón o el agua de poro, y a
consecuencia de ello cambiar la integridad del hormigón directa e indirectamente,
conduciendo al deterioro de las estructuras del hormigón. Estos movimientos,
generalmente conocidos como penetración, ocurren debido a varios factores:
diferenciales de presión de agua, diferenciales de humedad y concentración, o
diferencias de temperaturas de soluciones (Basheer, 2001). Estos diferenciales
generan distintos mecanismos de transporte, entre los que destacan tres, por
medio de los cuales los agentes agresivos pueden penetrar en el hormigón: la
permeabilidad, la absorción capilar y la difusión. La permeabilidad ocurre cuando
existe un gradiente de presión entre dos puntos que es capaz de impulsar un gas o
un líquido, generándose un flujo entre los correspondientes puntos (Pereira,
2003). El transporte de líquidos en los poros debido a la tensión superficial
(succión) que actúa en los poros capilares se define como la absorción capilar. La
absorción está relacionada no sólo con la estructura de poros, sino también con la
humedad del hormigón (Basheer, 2001). La difusión es un fenómeno que se
produce cuando, entre dos puntos, existe una diferencia de concentración del
elemento que se difunde.
En el caso del hormigón expuesto al ambiente marino los agentes agresivos se
manifiestan frecuentemente en forma de iones, y por tanto, el transporte de estos
elementos también se puede producir mediante la acción de los mecanismos de
migración y convección. La migración se caracteriza por la acción de una diferencia
de potencial electrostático que genera el flujo de iones en el sentido del campo
eléctrico resultante. El fenómeno de la convección ocurre cuando existen
diferencias de densidad o de temperatura capaces de provocar el desplazamiento
de fluidos de una a otra región.
38
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
2.3.4.1 Difusión
Por difusión se designa el proceso de transporte de un constituyente dentro de un
medio cualquiera bajo el efecto de su agitación aleatoria a escala molecular.
Cuando existe una diferencia de concentración entre dos puntos del medio,
aparece una resultante del movimiento aleatorio que genera un transporte global
(o neto) del constituyente considerado desde la zona con mayor concentración
hacia la zona de menor concentración. El parámetro que cuantifica la capacidad de
transporte por este mecanismo se denomina coeficiente de difusión, también
llamado difusividad.
Los transportes por difusión pueden ocurrir en fase líquida o en fase acuosa
intersticial. Son ejemplos de este caso el ataque por agua de mar o por ácido
carbónico de un suelo rico en materia orgánica.
El transporte de gases en los hormigones se produce en general por difusión en el
aire contenido en los poros y fisuras del material. La difusión en fase gaseosa
involucra al proceso de desecación del hormigón ya parcialmente seco
(transferencia de vapor de agua), así como a la penetración de CO2 y O2.
También puede originarse la difusión de los componentes por un gradiente de
presión o de temperatura aplicada a la mezcla. La difusión inducida por la presión
total se llama difusión de presión y la inducida por la temperatura recibe el
nombre de difusión térmica (Barbudo, 1992).
El proceso de difusión está generalmente acompañado por el flujo global de la
mezcla, y relacionado con el flujo de calor, pudiendo deberse a una acción
molecular o bien, corresponder a una combinación de acción molecular y
turbulenta.
La difusión de iones es significativa sólo cuando el hormigón está casi o
completamente saturado. A efectos del presente estudio, los iones que más nos
interesan en concreto son cloruros y sulfatos. Comparado con la mayor parte de
otros procesos de transporte, la difusión es el proceso más lento, pero a menudo es
39
Capítulo 2. Estado del conocimiento
bastante rápido para causar el deterioro de las estructuras de hormigón (Ferreira,
2004).
La difusión de un ión en el hormigón, como cualquier proceso de difusión, está
controlada según la Primera Ley de Fick, ecuación (2.22). De acuerdo con esta ley,
el flujo de una sustancia a través de un sección definida es proporcional al
gradiente de concentración medido en la dirección perpendicular a la sección de
paso:
5 = −+677
,'
,8
(2.22)
donde:
J
= es la velocidad de transferencia, en moles/cm2
Deff = es el coeficiente de difusión, en cm2/s
C
= es la concentración de la sustancia que se difunde, en moles/cm3
X
= es la longitud de penetración en el sentido normal a la sección
El signo negativo indica que el flujo ocurre en la dirección opuesta al aumento de
concentración. Esta ecuación conocida como primera ley de Fick se aplica para
fenómenos de difusión en estado estacionario. Cuando esta condición no se
cumple, es decir, la concentración cambia con el tiempo (estado no estacionario),
se recurre a la segunda ley de Fick, ecuación (2.23), que incluye el efecto del
cambio de la concentración se con el tiempo (t):
9
9
= +677
9:
9; (2.23)
Este efecto se ha deducido a partir de la condición divisoria C (x =0, t> 0) = C0 (la
concentración superficial es constante igual a C0), la condición inicial C (x> 0, t=0)
= 0 (la concentración inicial en el hormigón es 0) y la condición en un punto
infinito C (x =∞, t> 0) = 0 (bastante lejos de la superficie, la concentración siempre
será 0).
40
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Esta ecuación (2.23) tiene una solución que depende de las condiciones de
contorno y de la geometría del problema. Cuando el medio es semi-infinito y las
condiciones iníciales son uniformes, es decir la concentración en el exterior Cs es
constante y la concentración en el interior es nula (C0=0), entonces dicha ecuación
se resuelve analíticamente mediante la aplicación de la función error (erf),
ecuación (2.24).
(8, :) = = >1 − ?@A B
8
2 C+D. :
EF
(2.24)
donde:
C(x, t) = Concentración de cloruros para una distancia x (mm), en un tiempo
t (s).
CS = Concentración de cloruros en la superficie (% en peso)
Dap = Coeficiente de difusión aparente de transporte de cloruros (m2/s)
Respecto al término de la Ecuación (2.24) correspondiente al valor de la “función
de error de Gauss” (error function equation), erf(ω) = x/2.D1/2.t1/2), en lugar de la
expresión numérica correspondiente, se puede utilizar la Figura 2.17 para
aproximarla. Con esta Figura 2.17 se puede evaluar el comportamiento de la curva
que relaciona las variables ω con sus respectivos valores erf (ω).
La ecuación (2.23) supone una situación ideal en la que la penetración de cloruros
se debe exclusivamente a un mecanismo de difusión puro. Sin embargo en
ambiente marino, caso que es objeto de estudio en esta tesis, la penetración de
cloruros se puede deber a diversos mecanismos, ya definidos anteriormente, como
por ejemplo succión capilar, o permeabilidad, que responden a leyes distintas de la
difusión. El hormigón es un material poroso y existe combinación química entre el
agresivo y el material. Teniendo en cuenta esta realidad aún se puede seguir
aplicando la segunda ley de Fick de difusión, pero utilizando un coeficiente de
difusión aparente, que realmente no es un verdadero coeficiente de difusión, y que
engloba la interacción entre los distintos mecanismos (Nilsson et al., 1994).
41
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Figura 2.17 Comportamiento de la curva variables ω versus valores erf(ω)
La relación entre los coeficientes de difusión efectivo y aparente ha sido estudiada
por diversos autores. (Nilsson el al., 1994) propusieron la ecuación (2.25) para la
conversión entre Da y De, en la cuál se plantea la influencia de la porosidad y de la
variación de la concentración de los iones en la disolución, en el cálculo de los
coeficientes.
+D. =
+677
9
G H1 + = J
9I
(2.25)
en donde:
ε
= Fracción volumétrica de los poros en el hormigón
Cs = Concentración del ión Cl- en el sólido (mol/cm3).
Cl = Concentración de ión Cl- en el líquido (mol/cm3).
Deff = Coeficiente de difusión efectivo
Dap = Coeficiente de difusión aparente (cm2/s)
Existen varias normas experimentales para estimar los coeficientes de difusión. En
el caso de la penetración de ión cloruro las más utilizadas son la ASTM C1543-02
Standard Test Method for Determining the Penetration of Chloride Ion into
Concrete by Ponding, la ASTM C1202-07 Standard Test Method for Electrical
Indication of Concretes Ability to Resist Chloride Ion Penetration, la ASTM
C1556-04 Standard Test Method for Determining the Apparent Chloride Diffusion
Coefficient of Cementitious Mixtures by Bulk Diffusion y NT BUILD 443, Approved
42
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
199511, Concrete, Hardened: Accelerated Chloride Penetration. Estas varían según
el tipo de medición, directa o indirecta, el coeficiente que estima, efectivo o
aparente, y segón las condiciones de contorno.
2.3.4.2 Permeabilidad
El transporte de un fluido está controlado por la permeabilidad del hormigón
cuando existe una diferencia de presión hidráulica entre dos secciones adyacentes
que provoca o induce un movimiento del fluido. Como norma general, cuanto
menos poroso sea un hormigón, mayor resistencia tendrá y, si ha tenido un buen
curado, será menos permeable. Es condición necesaria que ambas caras del
hormigón estén en contacto con el fluido para poder considerar que el mecanismo
de transporte es la permeabilidad.
Son importantes tanto el transporte de gases, de agua y de agentes agresivos
disueltos, como los mecanismos de creación de enlaces entre dichos agentes. La
velocidad, extensión y efecto del transporte, así como los mecanismos de enlace,
están muy influenciados por la estructura y forma de los poros, así como por el
micro-clima que rodea la superficie del hormigón. En este contexto, la estructura
de los poros abarca tanto el tipo de poros como la distribución del tamaño de los
mismos (GEHO-CEB, 1996). Otros factores que determinan la permeabilidad del
hormigón son la configuración de las fisuras, así como el contenido de agua
existente en los poros, ya que este agua controla la penetración de las sustancias y
gases disueltos (Cordero, 2005).
El aspecto de la dosificación del hormigón que más influye en la permeabilidad es
la relación a/c; cuanto más baja sea, más impermeable será el hormigón. Otro
aspecto fundamental de la fabricación del hormigón es el sistema del curado. La
exposición al aire en condiciones de ambiente seco es la más perjudicial. El curado
con agua reduce la permeabilidad del hormigón (Ferreira, 2004; Plessis, 2006).
El flujo de gas debido a un gradiente de presión está caracterizado por el
coeficiente de permeabilidad al gas, sin embargo en la literatura este parámetro no
se considera relevante en el comportamiento de la mayoría de las estructuras de
43
Capítulo 2. Estado del conocimiento
hormigón. Tradicionalmente sólo se considera relevante en el comportamiento de
ciertas estructuras usadas en la industria nuclear (Ferreira, 2004).
La ley de Darcy, en su forma más general, constituye el fundamento para la
determinación y cálculo de la permeabilidad aplicada al flujo de un fluido. Esta ley
está formulada de acuerdo con las siguientes ecuaciones (2.26 - 2.28):
K=
L = −
K=−
L
M 91
.
N 9O
M 91
.
N 9O
(2.26)
(2.27)
(2.28)
donde:
v = velocidad media del flujo (m/s)
Q = caudal de fluido (m3/s)
A = sección transversal de la muestra (m2)
K = coeficiente de permeabilidad intrínseco (m2)
µ = viscosidad dinámica del fluido (N.s/m2)
P.
PQ
= variación de la presión en la longitud L (N/m2/m)
El coeficiente de permeabilidad, k, se expresa en unidades de longitud al cuadrado.
Los valores de permeabilidad al agua de las mezclas de la pasta de cemento con
baja relación a/c son del orden de 10-22 m2, mientras que en un hormigón está en
torno a 10-18 m2.
Para el análisis del fenómeno de la permeabilidad a gases en un medio poroso, los
diversos métodos para la determinación de la permeabilidad se basan en el modelo
general de la ley de Darcy aplicada a fluidos compresibles, siendo el caudal del gas
filtrado, en m3/s, dado por la ecuación (2.29):
44
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
L=
R(" − "S )
TO
(2.29)
en donde:
K = coeficiente de permeabilidad intrínseco (m2).
A = sección transversal de la muestra (m2).
P1 = presión de salida de la muestra (N/m2).
P2 = presión de entrada de la muestra (N/m2).
η= viscosidad dinámica del gas (N.s/m2).
L = longitud de la muestra (m).
Considerándose, en la expresión anterior, el caudal medio ( Q ), correspondiente a
la presión media (P1+P2)/2, se tiene Q= (2.P1.Q)/(P1+P2), y entonces la
determinación del coeficiente de permeabilidad correspondiente viene dado por la
ecuación (2.30):
M=
2"S LTO
(" − "S )
(2.30)
En general, los métodos de ensayo establecen un tiempo para la medida del flujo
comprendido entre 5 y 30 minutos, correspondiente a la regularización del flujo,
midiéndose el caudal de gas mediante el uso de caudalímetros o flujómetros.
2.3.4.2.1 Calculo del coeficiente de permeabilidad a los gases en el hormigón
Para la medida del coeficiente de permeabilidad a los gases del hormigón en el
laboratorio, se dispone de un equipo como el que se muestra en la Figura 2.18. El
método experimental está ampliamente descrito en la recomendación de la RILEM
(Krop, 1999, RILEM TC 116-PCD, 1999).
45
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Figura 2.18 Ensayo de permeabilidad al oxígeno (método Cembureau)
La ecuación (2.31), se utiliza en este ensayo para el cálculo del coeficiente de
permeabilidad al oxígeno del hormigón:
RUV
4,04 W 10X L"D O
=
(" − "D )
(2.31)
donde:
KO2 = coeficiente de permeabilidad al oxígeno.
Q = volumen de flujo de oxígeno, en m3/s.
Pa = presión atmosférica (1atm = 1,0 bar).
L = espesor de la probeta.
A = área de la sección transversal de la probeta, m2.
P = presión de entrada, en bares.
El coeficiente de permeabilidad varía en función de la madurez de la pasta de
cemento y de la relación a/c. Las condiciones correspondientes al curado del
hormigón son muy importantes en la definición de las características de
conectividad de la red de poros del material.
2.3.4.2.2 Calculo del coeficiente de permeabilidad al agua en el hormigón
La permeabilidad está íntimamente relacionada con la estructura porosa del
material en cuestión y, en particular, con los poros capilares. Como ya se ha visto
anteriormente, la porosidad capilar decrece con el tiempo y por lo tanto, la
permeabilidad.
46
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
El coeficiente de permeabilidad al agua bajo presión que se obtiene depende de la
presión externa aplicada y de la fuerza de succión capilar. En ausencia de esta
última, la permeabilidad al agua se estudia habitualmente aplicando la ley de Darcy
en una dimensión, aunque algunos autores han abordado el problema en las tres
dimensiones del espacio (Barbudo, 1992).
Para medir el coeficiente de la permeabilidad al agua, se puede aplicar la ley de
Darcy, mediante la ecuación (2.32):
RSY =
TLO
(2.32)
donde:
Q = Flujo del fluido
K1D = Coeficiente de permeabilidad
η = Viscosidad del fluido
H = Gradiente de presión
A = Area transversal de paso
L = Espesor de la probeta
En el caso de que el material sea menos permeable, para medir el coeficiente de la
permeabilidad al agua, se puede aplicar la ley de Valenta’s según la ecuación (2.33),
(Miloud, 2005):
O. W RZ =
2[
(2.33)
donde:
Kw = el coeficiente de permeabilidad al agua (m/s)
L2p = profundidad de la penetración (m)
V
= volumen de huecos que están llenos de agua, en la zona penetración.
47
Capítulo 2. Estado del conocimiento
T
= tiempo de penetración de una profundidad χ (s)
H
= la presión aplicada (1 bar = 10m)
2.3.4.3 Absorción capilar
Otra determinación que evidencia las diferencias en la porosidad del hormigón
consiste en la valoración de la llamada absorción capilar. Esta propiedad hidráulica
se relaciona con la porosidad efectiva o accesible al agua. La absorción capilar es
un caso especial de trasporte inducido por la tensión superficial del agua que actúa
sobre los capilares del hormigón.
La succión capilar es un fenómeno físico complejo de penetración y movimiento
del agua líquida dentro de un material poroso, no debido a la presión de aquella,
sino a la combinación de fuerzas electromoleculares, tensión superficial del agua y
presión atmosférica. Puede decirse que la penetración del agua por capilaridad se
debe a que la fuerza de atracción entre ésta y el sólido, supera la tensión superficial
de la gota, que en ausencia de presiones externas la lleva a adoptar la forma
esférica para minimizar su superficie exterior, y la obliga a extenderse y recubrir la
red porosa mojando de ese modo el cuerpo. El ascenso capilar, aplicado al caso de
los poros capilares del hormigón, será tanto mayor cuanto menor sea el radio del
poro y la densidad del líquido capilar, y se puede expresar mediante la siguiente
ecuación (2.34):
ℎ=
2&
'()*
@]^
(2.34)
en donde la altura a la que se eleva o desciende un líquido en un capilar es
directamente proporcional a su tensión superficial, y está en razón inversa a la
densidad del líquido y al radio del tubo. La Figura 2.19 presenta, de forma
esquemática, la altura h correspondiente a la ascensión capilar.
48
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura2.19 Altura h correspondiente a la ascensión capilar
Un sencillo ensayo de laboratorio permite comprobar la capacidad de ascenso de
una columna de agua en función de la sección de un capilar. Si el mismo posee 1
mm de diámetro el agua sube unos 15 mm, pero si se reduce el diámetro del tubo a
0,01 mm (10-5m) el agua puede alcanzar los 15 m de altura. No obstante, la
velocidad de absorción disminuye a medida que los capilares se estrechan,
deteniéndosee cuando el diámetro es del orden de los 10 nm (10-8m).
En los poros de aire (cuyos radios superan los 10000 nm) no ocurre el fenómeno
de capilaridad y el ingreso de agua sólo es posible por medio de una presión
hidrostática determinada.
Al poner una muestra
ra de hormigón seco en contacto con agua se produce un
gradiente de presión entre el exterior y el interior y se induce una absorción
capilar que conduce el líquido desde las partes más húmedas hacia las más secas.
Este movimiento se ve influenciado por la
lass características del líquido (viscosidad,
densidad y tensión superficial) y por las características del sólido poroso
(permeabilidad, estructura de poros y energía superficial). A partir de las leyes de
Darcy y de Laplace, es posible deducir el peso de ag
agua
ua absorbida por unidad de
superficie (W/A) en el tiempo t, que se expresa a partir de la ecuación (2.35):
_
= . √:
(2.35)
donde:
S = capacidad de absorción capilar
49
Capítulo 2. Estado del conocimiento
El nivel que puede alcanzar el agua depende también de como sea el tamaño de los
poros. Mientras que en los poros pequeños y en los microporos, la absorción se
detiene después de un tiempo, en los poros capilares la absorción continuará
siempre que haya un suministro de agua. En los poros más grandes (poros de aire),
la absorción de agua sólo es posible bajo presión. El agua debido a la presión
hidrostática (originada por la gravedad o el viento) tiende a ingresar
preferentemente por huecos mayores a 0,5 mm, que son vías de descompresión
cuando hay juntas constructivas, fisuras o grietas.
Para el estudio de la absorción de agua por el hormigón en laboratorio, se someten
las probetas a períodos de secado prefijados y, tras ser expuestas al agua, se
determina la absorción mediante el empleo de técnicas de observación directa
sobre las probetas, resonancia magnética nuclear y gravimetría. Conviene resaltar
que se recomienda que se registren medidas de ganancia de peso y profundidad de
penetración (RILEM TC-14-CPC, 1974).
Existen diversos procedimientos de laboratorio que pueden ser utilizados para la
determinación de la absorción por succión capilar de agua por el hormigón (Norma
Suiza: SIA 162/1; Norma Francesa: NF B 10-502 y la ASTM C 642-90). Como
recomendaciones
de
ensayo
particularmente
aplicables
al
caso
de
la
determinación de la absorción capilar de agua por el hormigón, se puede citar las
recomendaciones de la RILEM CPC 11.2: 1977 “Absortion of Water by Capillarity” y
también RILEM 25 PEM: 1980 (Protection et Érosion des Monuments:
Recommandations Provisoires).
2.4 FACTORES QUE AFECTAN A LA DURABILIDAD DEL HORMIGÓN
En este apartado se van a describir los factores que, de acuerdo con la literatura y
la experiencia acumulada, conducen a la durabilidad del hormigón expuesto al
medio marino.
2.4.1 Cemento y adiciones:
La composición química del cemento tiene una gran importancia desde el punto de
vista de la durabilidad del material acabado en los diferentes medios ambientales a
50
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
los que se encuentra expuesto en sus distintos emplazamientos. Así, por ejemplo,
el contenido de la parte alumínica (A12O3) jugará un papel muy relevante en las
estructuras cuyos emplazamientos estén en contacto con agua de mar o se
encuentren en terrenos yesíferos, como puede ser el caso de España, donde
abundan estas condiciones. Esta parte alumínica puede reaccionar con los iones de
sulfato del medio, formando la ya comentada anteriormente ettringita, un
sulfoaluminato cálcico hidratado de gran volumen y por lo tanto expansivo, que es
capaz de crear tensiones internas y fisuración del material.
(Cabrera y Nwaubani, 1998) investigaron la microestructura y la difusión de
cloruros en diferentes pastas con cemento Portland (PC), PC + 15 % cenizas
volantes (CV), PC + 15 % metacaolín (MK). Las pastas se fabricaron con una
relación agua/material cementicio de 0,40 y después de 60 días de curado húmedo
(100% H) se introdujeron en una célula para el ensayo de difusión de cloruro.
Observaron que tanto la pasta de PC + MK como la de PC + CV presentaron un
coeficiente de difusión más bajo que la pasta de PC puro.
Más recientemente, (Al-Amoudi et al., 2009) estudiaron varios tipos de
hormigones fabricados con cemento Portland, humo de sílice y cenizas volantes,
preparados con diferentes relaciones agua/material cementicio y diferentes
contenidos de materiales cementicios. El comportamiento de los hormigones se
analizó mediante la resistencia a compresión, la permeabilidad al agua, la
permeabilidad al cloruro y el coeficiente de difusión de cloruros. En base a los
datos obtenidos concluyeron que las características de durabilidad de los
hormigones mezclados con humo de sílice y cenizas volantes son mejores que el
hormigón fabricado con cemento normal.
(Loser R. et al., 2010) investigaron la influencia de diferentes tipos de cemento:
cemento Portland (CEM I), cemento Portland mezclado con cal (CEM II/A-LL),
cemento Portland mezclado con escoria de alto horno (CEM III/A) y cemento
Portland con 20% de cenizas volantes (CEM I+20% CV)), en su exposición a un
medio agresivo con presencia de NaCl. En base a los resultados obtenidos
concluyeron que la porosidad total es el factor más importante en la resistencia a
la penetración de los cloruros. El hormigón fabricado con CEM III experimentó el
51
Capítulo 2. Estado del conocimiento
mejor comportamiento frente al transporte de los cloruros. Se observó la
formación de la sal de Friedel en los hormigones mezclados con escoria y en los
mezclados con cenizas volantes.
En un trabajo de características similares, (Seleem H H et al., 2010) estudiaron la
influencia de adiciones de humo de sílice, escoria de alto horno y metacaolín como
adición al cemento en el medio agresivo de agua de mar durante 3, 6 y 12 meses de
exposición a la misma. En base a los resultados obtenidos, indicaron que la
combinación de cemento con la adición de humo de sílice resulta ser la más eficaz
para resistir el ataque del agua de mar.
Otros autores, como (Ganjian y Pouya, 2005, 2008) han estudiado la influencia de
distintas adiciones sobre el comportamiento mecánico y su capacidad de absorción
capilar en hormigones expuestos a ambiente marino. En concreto, en estas
investigaciones, estudiaron el comportamiento de varios hormigones y pastas de
cemento con y sin adiciones de humo de sílice y escoria de alto horno con una la
relación agua/material cementicio de 0,40, en el medio marino en la zona de
carrera de mareas. En este trabajo, investigaron los cambios en la resistencia a
compresión y la absorción capilar de agua en función del contenido del humo de
sílice. Concluyeron que el hormigón mezclado con humo de sílice presenta el
máximo desarrollo en la resistencia a compresión en el medio de referencia (agua
potable), mientras que el hormigón fabricado con escoria de alto horno presenta el
menor desarrollo en el mismo medio, como se muestra en la Figura 2.20. En base a
los resultados de resistencia a compresión y el factor de absorción capilar del
hormigón expuesto a varios medios de exposición, se observa que el contenido de
HS determina las variaciones de resistencia a compresión y del factor de absorción
capilar, como se muestra en la Figura 2.21.
52
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.20 el desarrollo de la resistencia a
compresión de los hormigones sumergidos en
el medio de referencia (agua potable)
Figura 2.21 el coeficiente de absorción capilar
de los hormigones expuestos a varios
condiciones
(Chalee W. et al., 2007, 2010) estudiaron el efecto de la relación agua/cemento
sobre la profundidad de la capa del recubrimiento en hormigones fabricados con
varios porcentajes de cenizas volantes (0, 15, 25, 35 y 50 %) expuestos al agua de
mar durante un periodo de 4 y 7 años. Con esta investigación, centrada en las
relaciones agua/material cementicio de 0,45 - 0,55 y 0,65, concluyeron que el
hormigón fabricado con cemento Portland tipo I experimentó una mayor velocidad
ve
de penetración de cloruro que los hormigones fabricados con cenizas volantes.
También observaron que con un aumento del porcentaje de la adición de cenizas
volantes y la disminución de la relación agua/material cementicio, es posible
reducir la profundidad
fundidad del recubrimiento del acero embebido en el hormigón.
Además, indicaron que en un hormigón con una resistencia a compresión de 30
MPa (a/c de 0,65) sería posible reducir la capa de recubrimiento desde 50 hasta 30
mm, mediante el uso de la adición d
dee cenizas volantes sustituyendo un 50% de
cemento Portland, como se muestra en la Figura 2.22.
En los ambientes marinos, donde los hormigones quedan expuestos al ingreso de
iones cloruro e iones sulfato fundamentalmente, la bibliografía, (Mehta
(
PK y
Monterio,
io, PJM 1997; Dongxue LM, 1997; Lorenzo MP, 2003; Lee, 2005; Ganjian,
2005; Sezer, 2008; Shannag, 2003), recomienda que se utilicen cementos con bajo
contenido en aluminatos (sulforresistentes) o cementos con adiciones minerales,
cenizas volantes y humo de sílice principalmente.
53
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Figura 2.22 El efecto de la Resistencia a compresión en la profundidad del recubrimiento de la
corrosión inicial del acero embebido en el hormigón expuesto al medio marino durante 4 años
La instrucción EHE exige la utilización de cementos Portland resistente al agua de
mar (con un contenido de C3A menor o igual del 5%) en las zonas donde el
hormigón está en contacto directo con el agua de mar.
2.4.2 Influencia de relación agua/cemento:
La relación agua/cemento constituye un parámetro importante de la composición
del hormigón.
gón. Tiene una enorme influencia sobre la resistencia y sobre la
durabilidad del hormigón. Tradicionalmente, el comportamiento del hormigón
utilizado en el medio marino depende de su resistencia a compresión y de su
permeabilidad. Son deseables una elevada resistencia a compresión, junto con una
baja permeabilidad, características que pueden ser alcanzadas mediante la
utilización de una relación agua/cemento baja.
La permeabilidad del hormigón es un factor significativo que influye en su
resistencia al ataque
que de los iones agresivos procedentes del medio marino. Se trata
de una propiedad que es función directa de su relación agua/cemento y del tiempo
de curado. La resistencia del hormigón a los iones agresivos (cloruro, sulfato,
magnesio, etc.) aumenta al di
disminuir
sminuir su relación agua/cemento. Este efecto de la
relación agua/cemento se muestra en la Figura 2.23, donde se puede ver la
velocidad de deterioro del hormigón frente a la relación agua/cemento del mismo.
54
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.23 Efecto de la relación agua-cemento sobre la velocidad de deterioro del hormigón
expuesto a sales que contienen sulfatos. (Cement and Concrete Association of Australia, 2002)
(Su JK et al., 2002) realizaron un estudio sobre la relación entre la resistividad del
hormigón y la relación de la pérdida de agua, para evaluar la estructura porosa del
hormigón. Los hormigones se fabricaron tanto con diferentes contenidos de
cemento como con diferentes relaciones agua/cemento (a/c). Las características
de los hormigones estudiados se recogen en la Tabla 2.2. En su trabajo observaron
que al aumentar la relación a/c disminuía la resistividad del hormigón, como es
posible observar en la Figura 2.24. Tanto la resistividad, como la resistencia a
compresión, están muy condicionadas por el volumen total de los poros de aire
atrapado y los poros capilares en el hormigón, a la vez que la primera se ve
también influenciada por el tamaño del poro y la conectividad de los mismos. Un
aumento en la relación a/c conduce a un aumento en los capilares continuos en la
pasta de cemento y, por lo tanto, disminuye la resistividad (Neville, 2002). De todo
esto se puede destacar que la relación a/c es un factor clave que afecta a la
durabilidad del hormigón.
Tabla 2.2 Peso del hormigón y la resistividad
a/c
Peso del hormigón saturado
Peso del hormigón seco
La
resistividad
del
hormigón saturado
0,45
3604
3441
10
0,55
3541
3335
8
0,65
3559
3329
7,6
55
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Figura 2.24 Comparación entre la resistencia a compresión y la resistividad del hormigón
(Chalee W. et al., 2007, 2010) Indicaron que la disminución de la relación
agua/material cementicio (a/c) hace posible la reducción de la capa del
recubrimiento del acero embebido en el hormigón, como se muestra en la Figura
2.25. Al disminuir la relación agua/material cementicio dismi
disminuye
nuye el coeficiente de
difusión de cloruro. También concluyeron que en los hormigones con bajo
contenido de cenizas volantes (15 – 25%), la reducción de la relación
agua/material cementicio es más efectiva en la reducción del coeficiente de
difusión de cloruro,
ruro, que en los hormigones fabricados con alto contenido de
cenizas volantes (35 – 50%). Después de siete años de exposición en el agua de
mar, los hormigones mezclados con 25 – 50% de cenizas volantes y con una
relación agua/material cementicio de 0,65 m
mostraron
ostraron mejor resistencia a la
corrosión que un hormigón fabricado con cemento Portland y una relación
agua/cemento de 0,45 (Figura 2.26).
56
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 2.25 El efecto de la relación a/c en la
profundidad del
el recubrimiento de la corrosión
inicial del acero embebido en el hormigón
expuesto al medio marino durante 4 años
(Chalee et al., 2007)
Figura 2.26 La relación entre resistencia a
compresión a los 28 días y el coeficiente de
difusión de los hormigones de cenizas volantes
a 7-años
años de exposición(Chalee et al., 2010)
El comité (ACI-201,
201, 2000) indicó que la utilización de una relación a/c baja y un
buen curado retrasa el ingreso de los iones sulfato y el movimiento de agua. Varios
autores (Khatri, 1997; Hearn, 1999; Garboczi et al., 1999) han mencionado la
importancia de la permeabilidad en la capacidad del hormigón para resistir el
ingreso y el movimiento
to del agua a la hora de elaborar un hormigón resistente al
sulfato.
El transporte del agua a través del material cementicio depende de los poros
capilares, su conectividad y la estructura de poros (tortuosidad y conectivodad o
desconexión). Estos parámetr
parámetros
os están relacionados directamente con la relación
a/c y el progreso de hidratación del cemento. De acuerdo con el concepto de
percolación desarrollado por (Garboczi y Bentz, 1999), el transporte de los iones
sulfato se da a través de los poros capilares. En la pasta de cemento Portland con
una relación agua cemento de 0,40 – 0,45 y 0,50, la porosidad capilar se desconecta
cuando el grado de hidratación es aproximadamente 0,72, 0,82 y 0,93,
respectivamente. Por otro lado, la desconexión de los poros capilares
capilar resulta muy
difícil con una relación agua/cemento mayor de 0,60, y es imposible con una
relación agua/cemento de 0,70. Durante el ataque por sulfatos, el cambio en la
porosidad capilar se debe al consumo de CH, o bien al incremento de los productos
de laa reacción (yeso, ettringita), que posteriormente conducen a una
microfisuración, afectando a su vez al transporte de los iones (Gospodinov et al.,
1996; Tixier et al., 2003; Glasser et al., 2007).
57
Capítulo 2. Estado del conocimiento
La instrucción EHE-08 exige que la máxima relación agua/cemento en ambiente
marino esté comprendido entre 0,45 y 0,50, según el subtipo de ambiente y según
que el hormigón sea armado o pretensado.
2.4.3 Contenido de cemento
El contenido de cemento en el hormigón afecta significativamente a su resistencia
frente los iones agresivos, independientemente de la composición del cemento, tal
como se muestra en las Figuras 2.27 y 2.28. La velocidad de deterioro disminuye al
aumentar el contenido de cemento, incluso en hormigones fabricados con cemento
Portland. Por ello se puede concluir que la utilización de un cemento resistente al
sulfato debe combinarse con el uso de un contenido de cemento adecuado que no
esté por debajo del mínimo que exige la Instrucción EHE-08. Esta conclusión se
refleja en las recomendaciones para producir hormigón resistente a sulfatos.
Figura 2.27 Efecto de diferentes cementos
portland y contenido de cemento en la velocidad
de deterioro de concreto expuesto a suelos que
contienen sulfatos. (Cement and Concrete
Association of Australia, 2002)
Figura 2.28 Efecto de diferentes cementos
portland y combinados y contenido de cemento,
en la exposición de hormigón expuesto a una
solución de sulfatos (Cement and Concrete
Association of Australia, 2002)
Yeau y Kim (2005) ensayaron unas muestras de hormigón fabricado con escoria de
alto horno mediante el ensayo rápido de permeabilidad de cloruro. En base a los
resultados de estos ensayos, concluyeron que la permeabilidad a los iones cloruro
de las muestras de hormigón de escoria se reduce cuando aumenta bien el periodo
de curado o bien el contenido de escoria en el hormigón. El hormigón fabricado
58
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
con 40% de escoria o más puede aumentar la resistencia a la corrosión dos veces
más, en comparación con el hormigón fabricado con cemento normal.
En un trabajo parecido, (Yigiter H et al., 2007) investigaron el efecto del tipo de
cemento, la relación a/c y el contenido de cemento en la resistencia del hormigón
expuesto al agua de mar. Los tipos de cementos empleados fueron cemento
Portland normal (PC) y un cemento de escoria de alto horno (SC). Los diferentes
contenidos de cementos estudiados fueron de 250, 350 y 450 kg/m3, con
relaciones a/c de 0,43 – 0,53 y 0,63. Concluyeron que la resistencia a compresión y
a tracción indirecta de todos los hormigones estudiados con la misma relación a/c
disminuyen al reducir la dosificación de cemento de 350 a 250 kg/m3. El mismo
resultado lo observaron cuando al rebajar el contenido de cemento de 450 a 350
kg/m3. Después de varios ciclos de humedad-sequedad observaron que la
resistencia a compresión y a tracción disminuyó en los hormigones fabricados de
cemento normal en general (PC), mientras que aumentó en algunos hormigones
fabricados con cemento de escoria (SC), especialmente en aquellos fabricados con
una relación a/c de 0,43 y 0,53, como se muestra en las Figuras 2.29 - 2.31. Las
mezclas SC presentaron mejor resistencia a la penetración de los iones cloruro que
las de PC. El aumento de la relación a/c también tiene como consecuencia, un
aumento en la profundidad de penetración de cloruro. Al aumentar la dosificación
de cemento de 250 a 350kg/m3 disminuyó el ingreso del ión cloruro
considerablemente. Finalmente, también concluyeron que cuando aumentaba el
contenido de cemento, la resistencia a la penetración de los iones cloruro
aumentaba considerablemente, como se muestra en la Figura 2.32.
En la EHE-08 se exige que el contenido mínimo de cemento se sitúe entre 300 y
350 kg/m3, en función del tipo de ambiente marino.
59
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Figura 2.29 resistencias relativas después de la
exposición al agua de mar en el contenido de
cemento de 250 kg/m3
Figura 2.30 resistencias relativas después de la
exposición al agua de mar en el contenido de
cemento de 350 kg/m3
Figura 2.31 resistencias relativas después de la
exposición al agua de mar en el contenido de
cemento de 450 kg/m3
Figura 2.32 Profundidad de penetración de
cloruros
2.4.4 Aditivos:
La EHE–08
08 define los aditivos como: “aquellas sustancias o productos que,
incorporados al hormigón
n antes del amasado (o durante el mismo o en el
transcurso de un amasado suplementario) en una proporción no superior al 5%
del peso del cemento, producen la modificación deseada, en estado fresco o
endurecido, de alguna de sus características, de sus prop
propiedades
iedades habituales o de su
comportamiento”. También ha establecido que en el hormigón armado o
pretensado no se puede utilizar aditivos de cloruro cálcico, ni en general,
productos en cuya composición intervengan cloruros, sulfuros, sulfitos u otros
componentes
entes químicos que puedan ocasionar o favorecer la corrosión de las
armaduras.
60
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Hay muchos tipos de aditivos disponibles para su incorporación en el hormigón
para mejorar ciertas propiedades, para economizar o para ambas cosas.
Generalmente, el efecto de los aditivos en las propiedades del hormigón depende
no sólo de su formulación y de su interacción con el cemento, sino también de las
variaciones o ajustes que provocan en las proporciones de la mezcla del hormigón.
De este modo, los aditivos que provocan una reducción en la relación a/c, y/o
incrementan la trabajabilidad pueden aumentar la resistencia del hormigón frente
a los agentes agresivos, a condición de que no se usen para reducir su contenido de
cemento. Está bien establecido que los aditivos que contienen cloruro de calcio
afectan negativamente a la resistencia del hormigón frente a los iones agresivos
(cloruros, sulfatos, etc.).
2.4.5 Áridos
El árido ocupa un volumen de entre el 70% y el 80 % del hormigón, es por ello que
sus características tendrán un fuerte impacto en las propiedades tanto en estado
fresco como endurecido del mismo, así como en la durabilidad del hormigón.
Los áridos son el “componente del hormigón que consiste en sustancias minerales de
machaqueo o no machaqueo, naturales o artificiales, con formas y tamaños de
partículas apropiados para la producción de hormigón” (CEB-FIP, 1990).
Las propiedades físicas, térmicas y a veces químicas de los áridos influyen en la
formación de las propiedades del hormigón. Los áridos no sólo limitan la
resistencia del hormigón, sino que sus propiedades afectan de manera
fundamental a la durabilidad, a la estructura del hormigón (Neville, 2007) y a su
estabilidad dimensional (Mehta, 2004).
Frecuentemente la variación de la resistencia del hormigón puede explicarse con el
cambio de la relación a/c, no obstante existe evidencia en la literatura que éste no
siempre es el caso. Además, por consideraciones teóricas, independientemente de
la relación a/c, las características de las partículas del árido tales como el tamaño,
la forma, la textura de la superficie y el tipo de mineral, influyen en las
características de la zona de transición, y por lo tanto, afectan a la resistencia del
61
Capítulo 2. Estado del conocimiento
hormigón (Mehta y Monteiro 1998). A continuación se presentan las propiedades
de los áridos que afectan tanto a la resistencia, como a la durabilidad del mismo.
Tipo del árido: En general, con áridos de machaqueo se puede lograr resistencias
mayores que con áridos redondeados. Con el aumento de la relación a/c, la
influencia del tipo de árido disminuye, pues la resistencia de la pasta se vuelve
primordial. La tensión a la cual una fisura se genera y propaga será mayor para
árido machacado por la mejor adherencia. Estas diferencias se encuentran
atenuadas por la menor demanda de agua para una trabajabilidad equivalente, de
un árido redondeado.
Tamaño máximo – Distribución granulométrica: Los tamaños mayores y curvas
granulométricas bien graduadas disminuyen la demanda de agua para
consistencias equivalentes al existir menor superficie específica, lo que resulta en
un incremento en la resistencia.
Textura y Limpieza: La adherencia entre la pasta y el árido dependerá de la calidad
de ambos, pero en líneas generales se puede afirmar que la misma aumentará con
la rugosidad superficial del árido, y con ello la resistencia del hormigón, debido a
que con la rugosidad se incrementa la superficie de contacto y adicionalmente se
consigue trabazón mecánica. Se debe tener en cuenta que el polvo adherido en los
áridos disminuye notablemente la adherencia de la interfase y como consecuencia
la resistencia y la durabilidad del hormigón, por lo cual se deberá trabajar con
áridos limpios.
En cuanto a la interrelación mecánica entre la matriz y el árido grueso, la textura
superficial de éste es el principal responsable de la adherencia. El árido de
machaqueo produce una adherencia superior comparado con la grava rodada;
aunque en la adherencia también tiene influencia la relación a/c que afecta tanto
física como químicamente a la zona de interfase. (Özturan y Çeçen 1997)
estudiaron la resistencia a compresión de hormigones fabricados con áridos de
machaqueo y otros fabricados con grava rodada. Concluyeron que la resistencia a
compresión de los hormigones fabricados con árido machacado resistieron más
que los fabricados de grava rodada; la resistencia a compresión a los 28 días para
62
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
los hormigones fabricados con árido grueso de grava redonda ha sido entre el 10 y
20 % más bajos que los hormigones fabricados con áridos de machaqueo. Esto se
debe tanto a la superficie lisa de la grava rodada, como a su posible menor
resistencia, en relación al árido machacado, que fueron de basalto y caliza.
2.4.6 Agua de amasado
El agua de amasado tiene dos misiones en su calidad como uno de los componentes
del hormigón. La primera es que participa en el proceso de hidratación del
cemento. La segunda función es aportar la trabajabilidad necesaria del hormigón,
siendo determinante para definir su fluidez (Fernández Cánovas, 2007). Como
consecuencia, es un componente fundamental del hormigón, ya que su presencia
condiciona tanto el desarrollo de las propiedades en estado fresco, como en la
etapa de endurecimiento (porosidad, retracción y resistencia).
El agua de amasado puede afectar a la durabilidad del hormigón, bien sea por las
sustancias solubles que contenga, y que pueden influir sobre el fraguado, sobre las
resistencias y sobre la naturaleza de los productos de la hidratación, o bien por la
proporción en que actúa, es decir, por la relación agua – cemento o por su inversa,
la “concentración” del hormigón. Esta concentración influye, por una parte, en la
estructura física de la pasta y, por la otra, en la resistencia y en la porosidad del
hormigón.
En resumen, el agua debe estar libre de sales, impurezas, sólidos en suspensión y
materias orgánicas.
Para su incorporación en el hormigón, la EHE-08 ha exigido que el agua debe
presentar ciertas características de calidad, a continuación se presentan en la
Tabla 2.3:
63
Capítulo 2. Estado del conocimiento
Tabla 2.3 Las características de calidad del agua de amasado según la EHE-08
pH
≥5
Sustancias disueltas
≤ 15 g/l (15.000 p.p.m.)
Sulfatos, expresados en SO4, excepto para el cemento ≤ 1 g/l (1.000 p.p.m.)
SR en que se eleva este límite a 5 gramos por litro (5.000
p.p.m.)
hormigón pretensado
Ión cloruro, Cl-
≤ 1 g/l (1.000 p.p.m.)
Para hormigón armado u hormigón en ≤ 3 g/l (3.000 p.p.m.)
masa que contenga armaduras para
reducir la fisuración
Hidratos de carbono
0
Sustancias orgánicas solubles en éter
≤ 15 g/l (15.000 p.p.m.)
64
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3
CAPTÍULO 3
MATERIALES
Y
EXPERIMENTAL
DESARROLLO
En este capítulo, se presenta, de forma secuencial, el desarrollo experimental de
este trabajo de investigación. Para ello, tras una descripción del planteamiento
general de la tesis doctoral, se muestran las líneas relativas al diseño experimental
llevado a cabo. La metodología seguida pasa por la caracterización de los
materiales empleados, la puesta a punto de las dosificaciones de los distintos
hormigones.
Para finalizar este apartado, a modo de resumen, se detalla el plan de trabajo y los
diferentes ensayos de durabilidad programados para definir la durabilidad de los
hormigones objeto de este estudio.
65
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
3.1 PLANTEAMIENTO GENERAL
Como ya se ha destacado, el objetivo general de la Tesis es estudiar
experimentalmente las variaciones en la distribución de la estructura porosa que
se produce en los hormigones al aportarle varias adiciones: humo de sílice, cenizas
volantes y escoria. Paralelamente evaluar la durabilidad y el efecto de la
microestructura de dichos hormigones en diferentes medios agresivos: cloruro
sódico, sulfato sódico y sulfato magnésico durante diferentes periodos.
Los hormigones se han fabricado con diferentes tipos de cementos (I 42,5 R/SR y
III B 42,5 L/SR) y adiciones minerales (humo de sílice y cenizas volantes). A modo
de resumen, para esta investigación se han combinado los siguientes variables:
•
Tipo de hormigón
Hormigón fabricado con cemento portland resistente al sulfato tipo I
42,5 R/SR (CPRS)
Hormigón fabricado con cemento tipo I 42,5 R/SR con adición del
10% de humo de sílice (CPRS + HS)
Hormigón fabricado con cemento tipo I 42,5 R/SR con adición del
20% de cenizas volantes (CPRS + CV)
Hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno tipo III/B
42,5 L/SR (EHA)
•
Medios empleados
Agua saturada con hidróxido de calcio
Cloruro de sodio
Sulfato de sodio
Sulfato de magnesio
•
Tiempo de exposición en los medios empleados
182 días
364 días
546 días
66
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.2 DISEÑO EXPERIMENTAL
La evaluación de las diferentes propiedades de los hormigones estudiados se ha
practicado mediante la realización de diferentes ensayos:
•
Ensayos para determinar la capacidad de transporte
Penetración de agua bajo presión
Permeabilidad a los gases
Penetración de los iones de cloruros
Penetración de los iones sulfatos
Penetración de los iones magnesio
•
Ensayos para determinar las propiedades mecánicas
Resistencia a compresión
Módulo elástico a compresión
Resistencia a tracción indirecta
•
Ensayos para caracterizar la microestructura
Porosimetría por intrusión de mercurio
Análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales)
Análisis de la difracción de Rayos X
Esta caracterización se ha realizado comprobando su evolución con el tiempo,
estudiando sus características a edades de 7, 28, 91 días de curado y a 182, 364 y
546 días en los medios agresivos.
3.3
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES UTILIZADOS
En la fabricación de los hormigones se emplearon los siguientes materiales:
cementos, humo de sílice, cenizas volantes, áridos, aditivo (superplastificante),
agua. Como medios agresivos se utilizaron cloruro sódico, sulfato sódico, sulfato
magnésico y finalmente agua saturada con hidróxido cálcico como medio de
referencia. A continuación se describe más detalladamente las características de
estos materiales:
67
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
3.3.1 Cemento
Los tipos de cementos empleados han sido dos, un cemento I 42,5 R/SR y III /B
42,5 L/SR de acuerdo con la norma UNE-80303-1: 2001. El cemento tipo I 42,5
R/SR con bajo contenido en fases alumínicas, se eligió con el fin de destacar el
papel de dichas fases, pertenecientes a las adiciones minerales como cenizas
volantes y humo de sílice, en los medios marinos.
3.3.1.1 Cemento tipo I 42,5 R/SR
Desde sus inicios hasta la actualidad, el cemento portland ha experimentado una
serie de modificaciones en su composición química tradicional, que mejoran
sustancialmente las prestaciones y durabilidad del material acabado. Debido a
esto, existe una clasificación y normalización de los diferentes tipos de cementos
según sus composiciones químicas.
Nos referiremos al tipo I 42,5 R/SR, de acuerdo con la clasificación RC-08
(Instrucción para recepción de cementos) y la norma UNE-80303-1: 2001 designado
como SR, por poner este caractaristica adicional. Ha sido suministrado por
Cementos Portland, S.A.; del Grupo Valderrivas, fábrica El Alto en Madrid, que nos
proporcionó los datos en la Tabla 3.1:
Según esta composición su composición mineralogíca potencial corresponderia a
la expresada en la Tabla 3.2.
Composición química
Tabla 3.1 Análisis químico cemento I 42,5 R/SR
Analisis quimicas
Pérdida por calcinación
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaOLibre
MgO
SO3
Cl-
3,1
3,06
3,46
4,78
67,64
1,00
3,26
0,01
El fabricante suministro también los datos correspondientes a los tiempos de
fraguado, como se presentan en la Tabla 3.3.
68
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Composición mineralógica
Tabla 3.2 Composición potencial cemento I 42,5 R/SR
Composición potencial del clinker utilizado
C3S
C2S
C3A
C4AF
71,68
7,96
1,16
14,53
Tabla 3.3 El tiempo de fraguado de los cementos utilizados
El tiempo de fraguado de los cementos utilizados
Tipo de cemento
I 42,5 R/SR
III /B 42,5 L/SR
Inicio (min.)
165
185
Final (min.)
236
----
3.3.1.2 Cemento III /B 42,5 L/SR
La Instrucción Española considera tres tipos de cementos de escoria de alto horno:
Tipo III/A: Sus componentes son clínker de cemento Portland (35 a 64 %), escoria
siderúrgica (36 a 65 %) y otros constituyentes (0 a 5 %). Los porcentajes son en
masa y no incluyen ni el regulador de fraguado ni los aditivos.
Tipo III/B: Sus componentes son clínker de cemento Portland (20 a 34 %), escoria
siderúrgica (66 a 80 %) y otros constituyentes (0 a 5 %).
Tipo III/C: sus componentes son clínker de cemento Portland (5 a 19), escoria
siderúrgica (81 a 95 %) y otros constituyentes (0 a 5 %).
En este trabajo se han empleado, un Cemento con Escorias Siderúrgicas, III/B 42,5
L/SR, de acuerdo con lo establecido en las recomendaciones generales para la
utilización de los cementos RC-08 (Instrucción para Recepción de Cementos) y la
norma UNE-80303-1: 2001. Este cemento fue suministrado por Cementos Alfa .S.A,
que nos proporcionó los siguientes datos en las Tablas 3.4 y 3.5:
69
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
Composición química
Tabla 3.4 Análisis químico cemento III/B 42,5 L/SR
Analisis quimicas
Pérdida
Residuo
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
Cl-
1,50
1,48
26,7
7,40
1,80
50,20
6,80
3,03
0,78
0,23
0,03
Composición mineralógica
Tabla 3.5 Composición en núcleu l cemento III/B 42,5 L/SR
Composición en núcleu
Clinker
E. de alto horno
Caliza
30
66
4
El fabricante suministro también los datos correspondientes a los tiempos de
fraguado, como se presentan en la Tabla 3.3.
3.3.2 Adiciones
3.3.2.1 Humo de sílice (HS)
La adición del humo de sílice empleada en este trabajo, Cumple con la norma UNE
EN 13263-1:2006 para su empleo como adición al hormigón. Ha sido suministrado
por Ferroatlantica S.L., que nos proporcionó los siguientes datos del análisis
quimico en la Tabla 3.6:
Composición química
Tabla 3.6 Análisis químico del humo de sílice
Analisis quimicas (%)
Pérdida por calcinación
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
Cl-
4
85
---
---
1
---
2
---
1,5
0, 1
3.3.2.2 Cenizas volantes (CV)
En este trabajo se han empleado un tipo de cenizas volantes procedente de la
central térmica de Andorra, Teruel. Las cenizas proceden de la combustión de
70
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
carbones bituminosos, con bajo contenido en calcio, por lo que se encuadran en el
tipo V de acuerdo a la Instrucción para la Recepción de Cementos (RC-08).
Cumplen con las normas UNE EN 450-1:2006 y UNE EN 450-2:2006 para su
empleo como adición al hormigón. En la Tabla 3.7 se presenta la composición
química de las cenizas volantes:
Composición química
Tabla 3.7 Análisis químico de las cenizas volante
Analisis quimicas (%)
Pérdida al
SiO2bruta SiO2pura Al2O3 Fe2O3
1,14
40,66
40,56
30,2
CaO
MgO SO3
19,93 8,09 1,70
K2O
Na2O Cl-
0,85 1,13 0,22
0,00
3.3.3 Árido
3.3.3.1 Árido grueso
El árido utilizado es un árido de machaqueo de naturaleza caliza. Se ha empleado
una grava de tamaño 4/20 mm, que ha sido suministrada por Hanson Hispania,
S.A.. En La Figura 3.1 muestra una imagen del árido calizo empleado.
Figura 3.1 El árido calizo machacado
Los ensayos físicos realizados para caracterizar el árido grueso y la arena natural
se recogen en las Tablas 3.8 (granulometría) y 3.9 (resto de propiedades físicas).
Todos los ensayos se hicieron de acuerdo a la siguiente normativa UNE:
granulometría UNE-EN 933-1:98, densidad y absorción UNE-EN 1097-6:2001 y
coeficiente de Los Ángeles UNE-EN 1097-2:99.
71
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
3.3.3.2 Arena
Para la realización de todo el estudio, se ha utilizado una arena silícea de río, que
ha sido suministrada por Lafarge Áridos. En la Figura 3.2 muestra una imagen de
dicha arena.
Figura 3.2 Arena silícea del río
Los ensayos de caracterización realizados se recogen en las Tablas 3.8
(granulometría) y 3.9 (resto de propiedades físicas). Todos los ensayos se hicieron
de acuerdo a la siguiente normativa UNE: granulometría UNE-EN 933-2:1996,
densidad y absorción UNE-EN 1097-6:2001 y friabilidad UNE 83115:89.
3.3.3.3 Granulometría de los áridos utilizados
La granulometría es una de las características de mayor transcendencia de un
árido. Su importancia está fundamentada principalmente en su influencia
(Fernández Cánovas, 2007) sobre los siguientes factores:
-
La docilidad del hormigón, y, consecuentemente, en la dosificación de
cemento y de agua.
-
La segregación y exudación de la mezcla, o sea, en las propiedades del
hormigón fresco y en las propiedades del hormigón endurecido a través de
la resistencia, estabilidad de volumen y durabilidad.
Para determinar la curva granulométrica, se procedió al tamizado del árido según
la serie de tamices UNE, representando en ordenadas los porcentajes pasantes
acumulados por cada tamiz, en escala decimal; y en abscisas la abertura de los
mismos, en escala logarítmica como se presenta en la Figura 3.3.
72
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la Tabla 3.8 se presenta la distribución granulométrica del árido y de la arena.
Con estos datos se trazaron las curvas granulométricas.
La granulometría óptima es la que, para una misma consistencia y relación
agua/cemento, corresponde a un consumo mínimo de cemento, dando el mínimo
de segregación (Fernández Cánovas, 2007).
En la Tabla 3.9 se muestra la caracterización del árido, según la norma UNE-EN933-2: 1996, en cuanto a:
• Módulo granulométrico: Viene dado por la suma de los porcentajes retenidos
acumulados en los tamices de la serie UNE dividida por 100. Este módulo nos da
idea del tamaño medio del árido empleado.
• Tamaño máximo del árido (D): Es la mínima abertura de tamiz de la serie UNE por
el que pasa más del 90% en peso.
• Tamaño mínimo del árido (d): Se define por la máxima abertura de los tamices de
la serie UNE por el que pase menos de 10% en peso del material ensayado.
% RETENIDO ACUMULADO
Granulometría del Árido
Granulometría de la Arena
100
80
60
40
20
0
16
8
4
2
1
0,5
0,25 0,125 0,063
LUZ DEL TAMIZ
Figura 3.3 Curva de las granulometrías de áridos utilizados
73
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
Tabla 3.8 Composición granulométrica del árido y la arena utilizados
Árido grueso
Arena
Porcentaje retenido en peso
Porcentaje retenido en peso
Parcial
Acumulado
Parcial
Acumulado
16
11,08
11,08
0,00
0,00
8
70,83
81,91
0,42
0,42
4
16,76
98,67
3,70
4,12
2
0,58
99,25
8,89
13,01
1
0,02
99,27
10,96
23,97
0,5
0,04
99,30
34,19
58,16
0,25
0,04
99,34
25,09
83,25
0,125
0,32
99,65
14,04
97,29
0,063
0,09
99,74
1,10
98,39
Fondo
0,26
100,00
1,61
100,00
Abertura tamiz
Modulo granulométrico
6,88
2,80
Tabla 3.9 Distribución granulométrica y características físicas los áridos empleados en el
plan de ensayos
Propiedades
Arena
Grava
EHE
Módulo granulométrico
2,80
6,88
Tamaño máximo del árido (mm)
20,00
5,00
Contenido de finos (%)
-
0,00
≤1,00
Densidad real (mg/cm3)
-
2,69
≥2,00
Densidad saturada con superficie seca (mg/cm3)
-
2,55
Absorción de agua (%)
-
3,44
≤5,00
Coeficiente de Los Ángeles (%)
-
23,00
≤40,00
Terrones de arcilla
-
0,00
≤0,25
Partículas ligeras
-
0,00
≤1,00
Friabilidad de la arena (%)
-
-
≤40,00
3.3.4 Aditivos
Se ha utilizado superplasificante (Sika Viscocrete 3425), suministrado por Sika, S.A.
El superplastificante cumple los requisitos establecidos en la norma UNE-EN-9342: 2002. Los datos técnicos suministrados por el fabricante están recogidos en la
74
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Tabla 3.10. La dosificación recomendada varía entre el 0,7 y el 2% del peso de
cemento.
Tabla 3.10 Características del superplastificante
Composición quimica
Policarboxilato modificado en base acuosa
Densidad
1,5 kg/l ± 0,01
pH
4±1
Contenido en cloruro
Libre de cloruro
Efecto del fraguado
No retardante
Efecto de dosificación
Puede producir exudación
3.3.5 Agua
Como regla general, el agua de mezclado debe ser potable. No debe contener
impurezas que puedan afectar la calidad del hormigón. No debe tener ningún tipo
de sabor o contener limo u otras materias orgánicas en suspensión según la
Instrucción de hormigón estructural (EHE-08). Aguas muy duras pueden contener
elevados concentraciones de sulfatos.
El agua que se utilizó procede del sistema de suministro del Canal de Isabel II,
durante los meses de Marzo del 2007 hasta enero de 2008.
3.3.6 Los Medios agresivos empleados
Los medios agresivos empleados fueron soluciones de Nacl, Na2SO4, MgSO4, así
como también de agua saturada con Ca(OH)2 como medio de referencia. Los
productos químicos de los medios agresivos fueron suministrados por la casa
Scharlau. Las soluciones fueron preparadas en el laboratorio con agua destilada, en
donde la concentración en cada solución era de 1 molar, para acelerar el proceso
de degradación del hormigón.
Las probetas fueron sumergidas en los medios agresivos en donde el nivel de la
solución se encontraba 2 centímetros por encima de la superficie superior de las
probetas, a fin de que la presión hidráulica fuera la misma en los distintos ensayos.
Se estableció el volumen necesario, teniendo en cuenta la concentración de los
75
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
iones en la solución agresiva y la relación de volúmenes, de tal forma que el medio
agresivo no se agotara durante el periodo que durara el proceso de degradación.
3.4 DESARROLLO EXPERIMENTAL
En este apartado se definen los métodos utilizados en la dosificación y preparación
de los hormigones, así como también, los métodos utilizados para definir sus
propiedades mecánicas y químicas.
3.4.1 Dosificación y preparación de las mezclas de los hormigones
utilizados
3.4.1.1 Método de dosificación
Para lograr determinadas características, tales como la trabajabilidad, resistencia y
durabilidad en estos hormigones, es necesario determinar la proporción óptima en
que deben entrar los distintos componentes en su masa.
En la bibliografía están descritos diversos métodos de dosificación para diseñar
hormigones: métodos basados en el contenido de cementos (Fuller, Bolomey,
Faury, etc.) y los métodos basados en la resistencia a compresión (A.C.I. para
hormigón convencional, A.C.I. para hormigones secos, La Peña, O`Reilly, etc.)
(Fernández Cánovas, 2007).
Los hormigones se dosificaron utilizando el método de la Peña. En la mezcla del
CPRS (cemento I 42,5 R/SR) y EHA (cemento III/B 42,5 L/SR) se utilizó un
contenido de cemento de 380 kg/m3 y una relación A/C 0,45. En el caso de los
hormigones con adiciones de humo de sílice (CPRS+HS) y cenizas volantes
(CPRS+CV) se siguieron las recomendaciones de la EHE-08 para las adiciones,
sustituyendo el contenido de cemento C por C+KF, y para mantener el mismo
contenido de agua de hidratación en todas las mezclas se cambió la relación A/C
por la relación A/(C+F), siendo F el contenido de adición y K es el coeficiente de
eficacia de la misma. El coeficiente de la eficacia utilizado ha sido K = 2 para el
humo de sílice y K = 0,3 para las cenizas volantes. La relación agua/material
cementicio resultante es baja, y para conseguir una adecuada consistencia se
añadió superplastificante en una cantidad variable entre 0,7 y 1,8 %, según el caso.
76
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la Tabla 3.11 se muestran los detalles de las dosificaciones establecidas en el
plan de ensayos.
3.4.1.2 Preparación de las mezclas
El hormigón se fabricó en una temperatura comprendida entre 20-25 ºC. Todos los
materiales se pesaron por una balanza con un error ±0,5%.
Los hormigones se confeccionaron en una amasadora de eje vertical, con cuba fija y
paletas giratorias, con capacidad de 100 l. La secuencia de introducción de los
materiales fue: grava, cemento, adiciones, arena, agua y superplastificante.
Para el proceso de fabricación del hormigón, se siguió el procedimiento descrito en
la norma UNE-EN-12390-2: 2001. Se fabricaron dos tipos de probetas: las
elaboradas para la caracterización mecánica del hormigón y las utilizadas en los
ensayos de caracterización microestructural y durabilidad.
Los materiales se iban incorporando a determinados tiempos:
-
Después de humedecer el interior del tambor de la hormigonera se
incorporaron la grava, el cemento, adición y la arena.
-
A continuación se puso en marcha la hormigonera iniciándose el tiempo de
amasado. Con la hormigonera se fue añadiendo despacio el agua. Esta
operación se ha completado en los primeros 60 segundos del amasado.
-
El amasado se realizó en los siguientes tiempos: 1 minuto de amasado sin
añadir el agua y el aditivo, 5 min de amasado con el agua y el aditivo. El
tiempo total de amasado para las dosificaciones que llevaban adiciones fue
de 6 min. Para las dosificaciones sin adiciones el tiempo total ha sido de 5
min.
La compactación se realizó mediante vibración, en tres capas (respetando la altura
máxima para cada capa de 100 mm). El tiempo de vibración por cada capa ha sido
de 10 segundos. En la Figura 3.4 se muestra una imagen del proceso de la
fabricación y la compactación de las probetas moldeadas en mesa vibrante.
77
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
Tabla 3.11 Dosificaciones según el método de La Peña
Dosificaciones-La Peña (kg/m3)
Parameters
CPRS
CPRS+HS
CPRS+FA
EHA
Cemento
380
304
357
380
Humo de Silíce
0
38
0
0
Cenizas Volantes
0
0
76
0
Agua
171
154
194
171
Árido
787
800
770
787
Arena
1022
1067
966
1022
SP (%)
0,97
1,8
0,7
1,3
a) Hormigonera con
capacidad de 100 L
b) Mezcla de hormigón en la
c) Compactación del
hormigonera
hormigón
Figura 3.4 El proceso de fabricación del hormigón
3.4.1.3 Probetas para el ensayo de caracterización mecánica
Para determinar las características mecánicas del hormigón de cada amasada, se
fabricaron 120 probetas cilíndricas de 150 mm de diámetro por 300 mm de altura.
De las 120 probetas cilíndricas se utilizaron 12 probetas para determinar las
características mecánicas del hormigón a 7 y 28 días de curado. Las 108 probetas
restantes de cada amasada se utilizaron para estudiar el comportamiento del
hormigón frente el ataque químico de los iones en los medios agresivos a
diferentes edades 182, 364 y 546 días.
78
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.4.1.4 Probetas para los ensayos de caracterización microestructural y
durabilidad
Para determinar las propiedades físico-químicas del material, se fabricaron 72
probetas cilíndricas de 150 mm de diámetro por 300 mm de altura y 24 probetas
cilíndricas de 100 mm de diámetro por 200 mm de altura.
De las 72 probetas cilíndricas de 150 mm por 300 mm, 27 se utilizaron para
determinar la profundidad de penetración de agua bajo presión a 91 días de
curado, y a los 182, 364, 546 días de exposición en los medios agresivos, mientras
que las 45 probetas restantes fueron utilizadas en los ensayos de permeabilidad al
oxigeno, porosimetría por intrusión de mercurio, los análisis termogravimétricos
(TG) y termodiferenciales (ATD) y difracción de Rayos X cuya metodología de
realización se describe en los apartados siguientes.
Para los ensayos de penetración de los iones de cloruro, sulfato y magnesio se
utilizaron 24 probetas cilíndricas de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura.
3.4.1.5 Conservación de las probetas
Una vez fabricadas las probetas de hormigón se procedió al proceso de curado
después de desmoldarlas. Las probetas se colocaron en la cámara húmeda a una
temperatura ambiente de 20 ºC y una humedad relativa mínima del 95 % hasta el
momento del ensayo de acuerdo con la norma UNE-EN-12390-2: 2001. El tiempo
de desmoldado de los hormigones siempre ha sido fijo de 24 horas desde su
fabricación.
3.5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Este apartado describe los procedimientos experimentales empleados y el criterio
de selección de los mismos.
79
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
3.5.1 Propiedades del hormigón en estado fresco
3.5.1.1 Medida de la consistencia
La trabajabilidad es una propiedad compuesta de por lo menos dos componentes:
la fluidez y la cohesión, y depende del tipo de construcción, de los métodos de
vertido y de la compactación. La fluidez se indica por la consistencia del hormigón
que puede ser medida por el método del Cono de Abrams.
Metodología utilizada
En el estudio se ha adoptado la consistencia fluida para fabricar los hormigones
como se muestra en la Figura 3.5. Para medir la docilidad del hormigón fresco se
han utilizado el método del cono de Abrams según la norma UNE-EN-12350-2:
2006.
-
La cantidad de hormigón necesaria para efectuar este ensayo no será
inferior a 8 litros.
-
Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y
humedecidos sólo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa.
-
El operador se para sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde
durante el llenado.
-
Se llena el molde en tres capas de aproximadamente igual volumen y se
apisona cada capa con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidas
uniformemente.
-
La capa inferior se llena hasta aproximadamente 7 cm de altura y la capa
media hasta aproximadamente 16 cm de altura.
-
Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla-pisón
ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y
superior se darán los golpes de modo que la varilla-pisón penetre la capa
subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener
permanentemente un exceso de hormigón sobre el borde superior del
molde.
-
Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el hormigón
derramado en la zona adyacente al molde.
80
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
-
Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza se
carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las
pisaderas libres y se levanta en dirección vertical sin perturbar el hormigón
en un tiempo de 5 a 12 segundos.
-
Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar
más de 3 minutos.
-
Una vez levantado el molde se mide inmediatamente la disminución de
altura del hormigón moldeado respecto al molde, aproximando a 0,5 cm. La
medición se hace en el eje central del molde en su posición original.
3.5.1.2 Medida del contenido de aire
El método que se describe para determinar el contenido de aire del hormigón
fresco, se basa en la medición del cambio de volumen del hormigón sometido a un
cambio de presión. El procedimiento es aplicable a hormigón fabricado con árido
de densidad normal y tamaño máximo no superior a 50 mm.
Metodología utilizada
Para medir el contenido de aire en los hormigones se utilizó el método de presión
según la norma UNE-EN-12350-7: 2001.
-
Para la ejecución del ensaye se requiere además de otros elementos para
apisonar, vibrar, enrasar, etc. El pisón debe cumplir las prescripciones de
UNE-EN-12350-2: 2006 "Determinación de la docilidad. Método del
asentamiento del cono de Abrams.
-
Limpiar los bordes y en especial la goma de sello, colocar la tapa y ajustar
herméticamente con las llaves de apreté.
-
Cerrar las válvulas para aire y abrir las llaves para agua. Mediante una
jeringa de goma introducir agua por una de las llaves de agua hasta que
fluya por la otra llave. Golpear lateralmente con un mazo para expulsar
burbujas de aire atrapadas en el agua introducida.
-
Bombear aire a la cámara de presión hasta que la aguja del dial llegue a la
marca de presión inicial. Reposar algunos segundos para enfriar el aire
81
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
comprimido. Estabilizar la aguja, mediante bombeos o purga, en la marca de
presión inicial.
-
Cerrar las dos llaves de agua y abrir la válvula de entrada de aire
comprimido de la cámara de aire al recipiente. Golpear suavemente los
costados del recipiente, como también la tapa del dial para estabilizar la
lectura.
-
Leer con aproximación a 0,1% el contenido de aire registrado en el dial.
Antes de abrir la tapa, mantener cerradas las válvulas de aire y abrir las
llaves de agua para liberar la presión de aire existente en el recipiente.
(a)
(b)
Figura 3.5 (a) Control del asiento de Abrams y (b) El contenido de aire en el hormigón fresco
3.5.2 Características físicas del hormigón endurecido
Las características físicas de un hormigón endurecido dependen no solo de la
propia naturaleza de éste sino, también, de su edad y de las condiciones de
humedad y temperatura a las que haya estado sometido.
Las características físicas aquí presentadas, se refieren a hormigones mantenidos
en las mismas condiciones de humedad y temperatura, con las mismas edades, ya
que el objetivo era comparar el comportamiento mecánico de hormigones con
adiciones minerales y hormigones con cemento resistente al sulfato frente el
ataque de los iones que existen en los medios marinos.
El comportamiento del hormigón frente al transporte de fluidos, gases e iones se
presenta en los apartados 3.5.2.1. Para valorar dicho comportamiento se
realizaron los ensayos de profundidad de penetración de agua bajo presión,
82
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
permeabilidad al oxigeno y la penetración de iones cloruro, sulfato y magnesio en
hormigón endurecido.
En los apartados 35.2.2 se presentan la resistencia a compresión, a tracción
indirecta y el módulo de elasticidad a compresión de los hormigones.
El estudio de la microestructura de los hormigones se presenta en los apartados
3.5.2.3. Se ha analizado la microestructura del hormigón mediante la técnica de
porosimetría por intrusión de mercurio.
Para la determinación de los compuestos anhidros e hidratados del cemento se
utilizaron las técnicas de análisis térmico diferencial, termogravimétrico y
difracción de rayos x, que se presentan en los apartados 3.5.2.3.2 y 3.5.2.3.2.
3.5.2.1 Ensayos para determinar la capacidad de transporte
3.5.2.1.1 Determinación de la penetración de agua bajo presión
Con objeto de comprobar la facilidad de introducción de agua en los distintos
hormigones se realizó el ensayo de profundidad de penetración de agua bajo
presión sobre dos probetas por dosificación utilizando el equipo y método logra
que se muestra en la Figura 3.6, según la norma UNE-EN-12390-8: 2001. Según la
EHE-08, la profundidad media de penetración de agua debe ser menor o igual a 15
cm, a la vez que la profundidad máxima de penetración de agua debe ser menor o
igual a 25 cm. En todos los ensayos se cumplieron estas limitaciones, por lo que
todos los hormigones se pueden calificar de suficientemente impermeables de
acuerdo con dicha norma.
Metodología utilizada
Este ensayo tiene por objeto determinar la profundidad de penetración de agua
bajo presión en el hormigón endurecido. El procedimiento es el siguiente:
-
Se realizó el ensayo a edades de 91 días de curado y a las probetas
sumergidas en los medios agresivos a edades de 182, 364 y 546 días. Se
aplicó a las probetas una presión de (500 ± 50) kPa durante (72 ± 2) horas.
Se debe de verificar si hay fugas por las paredes de las probetas.
83
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
-
La cara inferior de la probeta fue rectificada con una máquina rectificadora
de superficies planas, para garantizar un contacto adecuado de la junta
tórica de goma.
-
Después de aplicar la presión durante el tiempo especificado, se limpia el
exceso de agua de la cara sometida a la presión y se rompe la probeta por el
método Brasileño.
a) Vista general del equipo de permeabilidad al agua
b) Romper la probeta ensayada
c) Marcar la profundidad de
penetración de agua bajo presión
Figura 3.6 El proceso de la realización del ensayo de profundidad de penetración de agua bajo
presión
-
Tan pronto como la cara partida se ha secado, se mide marcando con
rotulador la profundidad máxima de penetración. Los resultados se
expresan en milímetros.
-
La profundidad máxima de penetración del agua se obtuvo midiendo,
manualmente con un calibre de precisión ±0,05 mm, la distancia
perpendicular entre el extremo de la probeta y el punto más interno
humedecido.
84
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.5.2.1.2 Determinación de la permeabilidad al oxigeno
Para comprobar la permeabilidad de los hormigones a gases se realizó el ensayo de
permeabilidad al oxigeno según el método recomendado por la RILEM (RILEM TC
116-PCD, 1999). En la Figura 3.7 se puede observar el equipo utilizado así como la
muestra de la probeta usada en la determinación del coeficiente de permeabilidad
al oxigeno.
Metodología utilizada
Este ensayo tiene como objeto determinar el coeficiente de permeabilidad al
oxígeno del hormigón, se aplicó en dos probetas cilíndricas de dimensiones
150x300 mm.
De acuerdo con el método recomendado por la RILEM se prepararon dos lonchas
cilíndricas de 150 mm de diámetro y 50 mm de altura. La preparación de las
lonchas fue lo siguiente:
-
Se cortaron 2 lonchas de 20 mm de espesor de la parte superior y inferior
de la probeta, que se desechan. De cada probeta se cortaron 2 lonchas de
150 mm de diámetro y 50 mm de altura de la parte superior y de la parte
inferior, con el fin de ser capaces de apreciar posibles diferencias debidas a
la compactación dentro de la misma probeta.
-
Las probetas que se ensayaron, fueron mantenidas desde la finalización de
la fabricación y hasta el pre-acondicionamiento, en la cámara húmeda bajo
20ºC de temperatura y 95% ± 5% Humedad. El proceso de preacondicionamiento duró 28 días.
-
Se introducen las probetas que se van a ensayar, en el desecador que está
dentro de la estufa a 25ºC. Este desecador contiene una disolución de H2SO4
al 35%, para fijar el grado de humedad, con lo que hay que tener mucha
precaución en su manejo; durante los 28 días, las probetas fueron
mantenidas en una atmósfera controlada, a 25 ºC de temperatura y 67 % de
Humedad.
-
Se aplicó el mismo procedimiento a las probetas sumergidas en los medios
agresivos a edades de 182, 364 y 546 días.
85
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
-
Se procede a introducir la muestra en la cámara de permeabilidad del
equipo, asegurándose la estanqueidad lateral de la muestra mediante
presión.
-
Se conecta la parte superior de célula a la bombona de oxígeno, y se abre el
manorreductor hasta obtener una presión en la célula de 0,5 a 2 bar. Se
acopla la parte inferior de la célula a la pipeta de volumen, más adecuada
para la medida del caudal circulante. Pasados 15 min, a fin de que se
consiga el régimen estacionario, se procede a la medida del caudal de
oxígeno. El ensayo se repite a tres presiones diferentes.
-
Con la siguiente ecuación (3.1) se determina el coeficiente de permeabilidad
al oxígeno, K. De acuerdo con el método RILEM CEMBUREAU, el coeficiente
de permeabilidad al oxígeno, debe ser no mayor de 3 x 10-16 m2, lo cual se
cumple también en todos los casos.
R=
4,04 W 10S4 W a W O W "S
(" − "S )
en donde:
R = Caudal del oxígeno a la salida (m3/s).
L = Longitud de la probeta (m).
A = sección transversal de la probeta (m2).
P1 = Presión absoluta a la salida de la célula (bars).
P2 = Presión absoluta en la entrada (bars).
Figura 3.7 Ensayo de permeabilidad al oxigeno
86
(3.1)
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.5.2.1.3 Determinación de la penetración de los iones cloruro, sulfato y magnesio en
hormigón endurecido
El coeficiente efectivo de difusión del ión cloruro se determina mediante la norma
NT BUILD 443. Para ello en cada probeta se obtiene el contenido de cloruros de
seis profundidades distintas, obteniendo el perfil de concentración de cloruros, no
debiendo superar el valor de 15% de error en cada probeta. En el cálculo del
coeficiente de difusión efectivo se empleo la ecuación 3.2, tomada de la norma NT
BUILD 443.
donde:
8
(8, :) = = − (= − b ) ?@A >
F
C4(+6 :)
(3.2)
(8, :) concentración del ión a profundidad x y tiempo t (% en peso)
t
8
profundidad (m)
=
tiempo (s)
+6
concentración inicial (% en peso)
erf
b
concentración en la superficie (% en peso)
ecuación de la función de error
coeficiente de difusión efectivo de transporte de cloruros (m2/s)
Metodología utilizada
Los ensayos para determinar la profundidad de penetración de los iones cloruro,
sulfato y magnesio en el hormigón se hicieron siguiendo las recomendaciones de
las normas ASTM C1543-02 y UNE-EN 196-2: 2006 respectivamente. La Figura 3.8
muestra las distintas fases del ensayo. El proceso de degradación de las probetas
en los medios agresivos se realizó tras 28 días del curado de las probetas, a 20 °C
±2°C y con una humedad relativa de 95 % ±5%.
Las probetas empleadas fueron cilíndricas de Ø 100 × 200 mm. Antes de iniciar el
ensayo se cortaron dos rodajas de hormigón de 10 mm de espesor mediante vía
húmeda de una de las bases de la probeta. La rodaja más externa se desechó y la
segunda se guardó en la cámara de curado a modo de referencia. Para el proceso
87
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
de degradación y la determinación de la difusión de los iones cloruro, sulfato y
magnesio fue lo siguiente:
-
Las probetas se sumergieron en una disolución saturada de Ca(OH)2 en la
que se empleo agua destilada, hasta alcanzar peso constante (diferencia en
peso ±0,1%) en un plazo mínimo de 24 horas.
-
Tras lo cual, las probetas se secaron superficialmente y se cubrieron, a
excepción de la cara de corte, con una resina epoxi impermeable, Sikafloor261. Se aplicaron varias capas de resina hasta alcanzar 1 mm de espesor. La
aplicación y posterior secado de la resina siguió las recomendaciones del
fabricante.
-
A continuación se sumergieron las probetas nuevamente en la disolución
saturada de Ca(OH)2.
-
Al alcanzar las probetas la saturación se sumergieron por unos períodos de
182, 364 y 546 días en unas disoluciones de Nacl, Na2SO4 y MgSO4 al 1
molar de concentración, en la que se empleó agua destilada.
-
La concentración de la solución se mantuvo constante, haciéndose
valoraciones semanales del contenido de cloruros.
-
Concluidos los periodos de exposición se retiraron las probetas de las
disoluciones salinas y comenzó la toma de muestras.
-
Para la extracción de las muestras para el análisis de iones cloruro, sulfato y
magnesio se utilizó una cortadora de precisión, modelo Secotom-10,
equipada con un disco de diamante (diámetro del disco, D= 200 mm,
espesor del disco e= 0,8 mm). Se extrajeron las muestras del material en
lonchas hasta alcanzar aproximadamente los 30 mm de profundidad. Las
muestras se tomaron a profundidades de aproximadamente entre 1 y 4 mm,
para obtener el perfil de penetración de los iones.
-
Las muestras fueron molidas en seco mediante un molino de mortero,
modelo RETSCH RM 200, con un volumen efectivo de 10 a 190 ml, puede
alcanzar granulometrías finales inferiores a 10 μm.
-
La molienda se realizaba en dos etapas, para garantizar que toda la muestra
tenga un tamaño de partícula inferior a 0,2 mm.
88
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
-
Las muestra molidas fueron metidas en un horno bajo una temperatura de
100 ± 5 ºC durante un periodo de 24 horas.
-
Transcurrido ese período, se puso las muestras en un secador durante un
tiempo mínimo de 2 horas.
-
La última fase fue la determinación de la concentración de los iones cloruro
que se realizó según las normas UNE 112010:1994. La titulación se realizó
con una disolución de nitrato de plata (Ag NO3) 0,05 M. El equipo utilizado
es un valorador con electrodo potenciométrico, modelo ML-50 de Metteler
Toledo.
-
Para el análisis de los iones sulfato y magnesio, los ensayos se realizaron
según la norma UNE-EN 196-2: 2006. El equipo utilizado es un aparato de
cromatografía iónica, modelo Metrohm 882 Compact IC plus, para la
determinación de aniones y cationes o sustancias polares con supresión
química.
89
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
a) Probeta sacada del medio
b) Muestras para cortar
agresivo
d) Los cortes para moler
g) Las muestras en el
secador
e) Molino de ágata automático
h) Pesado de las muestras
c) Cortadora a precisión
f)
i)
Calentado de las muestras
Valoración de sulfato y
magnesio con cromatografía
iónica
Figura 3.8 Secuencia de etapas para analizar las muestras de penetración de iones cloruro, sulfato y
magnesio
j)
90
Filtrado de la solución
k) Valoración de cloruro con
electrodo potenciométrico
l)
Las muestras en el horno a
100 ºC
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
3.5.2.2 Ensayos para determinar las propiedades mecánicas
3.5.2.2.1 Resistencia a Compresión
La resistencia a compresión del hormigón depende de cómo la combinación de
varios factores afecta a la porosidad de la pasta y de la zona de transición. Tales
factores incluyen básicamente las propiedades y proporciones de los materiales
que componen el hormigón, grado de compactación y de curado (Mehta y Monteiro
2006).
Metodología utilizada
La resistencia a compresión se ha determinado en probetas cilíndricas de
dimensiones 150x300 mm, fabricadas y conservadas según la norma UNE-EN
12390-2. El proceso de determinación la resistencia a compresión fue lo siguiente:
-
Se han fabricado 3 probetas de cada una de las mezclas para diferentes
edades a 7, 28, 182, 364 y 546 días. Después de la fabricación de las
probetas, se las mantuvo en cámara de curado a una temperatura de 20 ºC,
y a una humedad relativa de 95%, de acuerdo a la norma UNE-EN-12390-2:
2001.
-
Previamente al ensayo de resistencia a compresión, se realizó el refrentado
de las probetas con mortero de azufre, según la norma UNE-EN-12390-3:
2003, en la cara superior.
-
La máquina utilizada para el ensayo de compresión ha sido de la casa
Ibertest, modelo H/B150DAVA. La máquina de ensayos contaba con dos
platos de compresión, uno inferior adosado al bastidor, y otro superior,
acoplado al pistón de la máquina mediante una rótula engrasada de asiento
esférico, lo que garantizó en todo momento que la compresión se realizara
de una manera centrada. Para colocar el plato superior se aplicaba una
ligera precarga del 10% de la carga máxima de ensayo, hasta que éste
quedara uniformemente apoyado en la cara superior de la probeta.
La Figura 3.9 muestra las el ensayo de resistencia a compresión a 28 días para cada
una de las dosificaciones estudiadas.
91
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
CPRS-28 días
CPRS+HS – 28 días
CPRS+CV – 28 días
EHA – 28 días
Figura 3.9 Ensayo de Resistencia a Compresión de los 4 Hormigones
3.5.2.2.2 Resistencia a Tracción
El hormigón presenta una resistencia a tracción baja. Esta debilidad es causa
frecuente de la fisuración del mismo. La ausencia de fisuras es importante para que
se preserve la continuidad de una estructura de hormigón y para garantizar su
durabilidad.
Metodología utilizada
Los ensayos para determinar indirectamente la resistencia a tracción del hormigón
se efectuaron siguiendo las recomendaciones de la norma UNE-EN 12390-6:2001.
El proceso de ensayar las probetas fue lo siguiente:
-
Se utilizaron probetas cilíndricas de Ø 150 × 300 mm, a las que se le
adosaron dos listones de madera contrachapada según dos generatrices
diametralmente opuestas. Las dimensiones de los listones fueron de 3 mm
de espesor por 6 mm de anchura, utilizando maderas nuevas para cada
ensayo.
-
Se fabricaron 3 probetas de cada una de las dosificaciones para realizar el
ensayo a edades de 28, 182, 364 y 546 días.
-
Los ensayos se realizaron en control de posición, con una velocidad de
desplazamiento del pistón de 0,1 mm/minuto. La tensión máxima de la
rotura, se obtuvo directamente del registro electrónico de la máquina.
-
En la Figura 3.10 se muestra la secuencia de uno de los ensayos de
resistencia a tracción indirecta, que se realizaron como parte del presente
92
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
estudio. La prensa utilizada en todos los casos fue fabricada por la empresa
Ingeniería Española de Procesos y Control, SA (Ibertest) y con una
capacidad máxima de 1500 KN.
Figura 3.10 Ensayo de Resistencia a tracción indirecta del Hormigones
3.5.2.2.3 Módulo de elasticidad
El módulo de deformación estático es una medida de su rigidez y para un material
sometido a compresión viene dado por la pendiente de la curva tensión (σ) deformación (ε), en el campo uniaxial de tensiones. Debido a la no linealidad de la
curva existen varios métodos para calcular el módulo de elasticidad estático:
tangente, tangente inicial, secante y cuerda.
Metodología utilizada
-
Para la determinación de los módulos de elasticidad a compresión se
fabricaron 3 probetas cilíndricas de Ø 150 × 300 mm de cada una de las
dosificaciones para realizar el ensayo a las edades de 28, 182, 364 y 546
días. Después fueron refrentadas con mortero de azufre para realizar el
ensayo según la UNE-EN-12390-3: 2003. Una de las probetas refrentadas se
utilizó para determinar la resistencia a compresión y las otras dos para
medir las deformaciones.
-
El instrumento utilizado para medir las deformaciones ha sido un
transformador diferencial de variación lineal de la casa Ibertest, como se
puede observar en la Figura 3.11, con el sistema de adquisición de datos
controlados
por
ordenador.
Las
cargas
han
sido
incrementadas
uniformemente en 0,2 MPa/s.
93
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
-
Para la medida de las deformaciones se ha comprimido la probeta hasta un
40% de la resistencia a compresión estimada. Se ha aplicado tres ciclos
sucesivos de carga y descarga. En seguida se ha retirado los anillos de
medición y llevado la probeta a rotura, registrando la carga.
Figura 3.11 Ensayo de determinación del modulo de elasticidad
3.5.2.3 Ensayos para caracterizar la microestructura
3.5.2.3.1 Porosimetría por intrusión de mercurio (MIP)
En este trabajo se ha estudiado la estructura porosa de todos los hormigones
utilizados (CPRS, CPRS+10%HS, CPRS+20%CV y EHA) por porosimetría por
intrusión de mercurio (MIP) en un rango de 0,006 a 175 µm, que nos permite
evaluar los poros de aire y capilares. Los poros capilares presentan tamaños
comprendidos entre 30-0,002 µm. En la zona superior de este rango, los poros
influyen negativamente en la resistencia mecánica del material y en la durabilidad.
Los poros interlaminares o de gel CSH son los menores de 18 Å, este tamaño se
encuentra fuera de la posibilidad de valoración con porosímetro de mercurio y
sólo se pueden estudiar por isotermas de adsorción-desorción de gases. En
cualquier caso su presencia no es negativa ni para la resistencia, ni para la
durabilidad del material.
Metodología utilizada
En este trabajo se empleó un equipo de MIP de la casa Micromeritics como se
muestra en la Figura 3.12, modelo Autopore IV 9500, que opera hasta una presión
de 33.000 psi (228 MPa) cubriendo un rango de diámetro de poro desde 0,006 a
175 µm. La metodología empleada para los análisis es similar a las directrices de la
94
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
norma ASTM D4404-84 (2004) que tiene como objetivo el análisis de rocas y
suelos. El procedimiento para la determinación de la distribución y el volumen de
los poros en el hormigón fue lo siguiente:
-
Las muestras utilizadas se tomaron de probetas mantenidas en una cámara
de curado a una temperatura de 20 ºC, y a una humedad relativa de 95%,
durante 28 y 91 días. Se realizó el ensayo a los hormigones sumergidos en
los medios agresivos a edades de 182, 364 y 546 días, para estudiar la
variación de distribución y el volumen de los poros.
-
La obtención de la muestra siguió un proceso en el que se extrae un
fragmento de hormigón del interior de la probeta, a 5 cm de los extremos.
Mediante tenazas de corte se extraen los áridos gruesos más visibles y se
separan con aire a presión los restos de árido fino y polvo superficial que se
desprende de la matriz. Cada muestra preparada tiene un peso
comprendido entre 2 y 4 gramos.
-
Estas muestras fueron mantenidas en estufa a una temperatura de 40 oC
hasta que tuvieron peso constante, con una precisión de pesada de 0,01g.
-
Previamente al ensayo las muestras fueron desgasificados mediante una
bomba de vacío de 40 KPa durante 30 minutos.
-
Concluido el acondicionamiento de muestra se procedió a colocar la misma
en un penetrómetro modelo 920-61701-01 (Micromeritics) de 15
centímetros cúbicos de bulbo y 0,392 cm3 de tallo.
-
La intrusión de mercurio fue gradual y el tiempo de estabilización para cada
condición de presión fue de 10 segundos, el ángulo de contacto usado para
los cálculos numéricos es de 130 grados, tanto en el llenado como en el
vaciado de los poros. En la Figura 3.12 se muestra una imagen (a) el
posímetro y (b) donde se muestra el penetrómetro con la muestra relleno
de mercurio en la cámara de alta presión.
95
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
(a)
(b)
Figura 3.12 Equipo del ensayo de la porosimetría de intrusión de mercurio
3.5.2.3.2 Análisis térmicos (termogravimétrico y térmico diferencial)
El estudio de una pasta de cemento con y sin adiciones se realiza a través de
diferentes métodos y técnicas instrumentales, cuyos resultados están limitados por
la propia metodología empleada. La determinación de los compuestos anhidros e
hidratados del cemento proporciona una información cuantitativa que permite
determinar el grado de hidratación de la pasta y una cualitativa que sirve de apoyo
para una mejor identificación y descripción de los distintos compuestos presentes
en las muestras.
Los componentes usualmente utilizados para determinar el grado de hidratación
son la portlandita y el agua combinada. Las técnicas instrumentales más habituales
son la extracción química mediantes disolventes, la difracción de rayos X, los
análisis térmicos y las espectroscopías de infrarrojos.
A continuación se muestran los cálculos y los rangos de temperaturas más usuales
para la determinación de los distintos componentes a través de la
termogravimetría.
La determinación de la cantidad de portlandita presente en las pastas se realiza a
través del cálculo de pérdida de peso en el rango de temperatura comprendido
entre los 400 °C y 500 °C en la mayoría de los casos. Este rango se puede ajustar
dependiendo del grado de cristalinidad de la portlandita. La reacción que se
produce en este rango es la siguiente:
Ca(OH) CaO + H O
(74 g)
96
(18 g)
(3.3)
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
La pérdida de peso por mol de agua es de 18 g, se debe a la deshidroxilación de un
mol de Ca(OH)2 (74 g). Aunque existe la posibilidad de que parte se haya
carbonatado, a pesar de haber tomado todo tipo de precauciones en la preparación
de la muestra.
Ca(OH) + CO CaCO + H O
(74 g)
(3.4)
(100 g)
Por este motivo puede ser necesario ajustar la cantidad de portlandita teniendo en
cuenta la cantidad de carbonatos. La reacción de descarbonatación suele ocurrir en
un rango comprendido entre los 550 °C y los 800 °C. La descomposición de los
carbonatos transcurre de la siguiente forma:
CaCO CaO + CO
(100 g)
(3.6)
(44 g)
En esta reacción cada mol de CO2 es generado por la descomposición de un mol de
CaCO3 y este carbonato de calcio proviene de la carbonatación de un mol de
portlandita. La cantidad de portlandita puede ser calculada de la siguiente forma:
Ca(OH) =
74 (a) 74 (b)
+
18
44
(3.5)
a: masa pérdida debido a la deshidroxilación de Ca(OH)2 (g)
b: masa pérdida debido a la reacción de descarbonatación (g)
La identificación de los distintos componentes hidratados de la pasta de cemento
es posible debido a que estos muestran una banda característica en el diagrama
obtenido por análisis térmico diferencial, ATD. La deshidratación de la mayoría de
compuestos hidratados de cemento se encuentra en el rango de temperaturas
comprendido entre los 20 °C y 400 °C.
La deshidratación de los silicatos cálcicos hidratados se debe a la pérdida de agua
presente en los poros y a su agua estructural. La pérdida total de esta agua tiene
lugar cuando la muestra es calentada hasta los 400 °C aproximadamente, pero
97
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
dependiendo de la temperatura el tipo de agua que se desprende es diferente. A
100 °C la pérdida de masa producida corresponde al agua libre, cercano a los 120
°C se pierde el agua inter-laminar y a temperaturas mayores, entre 150 °C y 350 °C,
tiene lugar la deshidratación del agua unida a la estructura. Estos rangos pueden
desplazarse del mismo modo que varía la composición química de la estructura.
Tabla 3.12 Rangos de temperatura más comunes para identificar productos hidratados
(Rivera Lozano, 2004).
Mezcla
Abreviatura
Rango de temperatura (°C)
Silicatos cálcicos hidratados
CxSyHz
120 – 180
Monosulfato cálcico hidratado
AFm
130 – 150
Trisulfato cálcico hidratado
AFt
170 – 190
Aluminatos cálcicos hidratados (cúbicos)
CxAyHz
250 – 300
Hidróxido cálcico
Ca(OH)2
400 – 500
Carbonatos
CaCO3
550 – 700
En las muestras ensayadas en este trabajo se han identificado tres zonas distintos
en las diagramas de ATD. En la zona (1), comprendido entre 100 °C y 200 °C, se
producen las deshidrataciones de los compuestos (CxSyHz, AFm y AFt). La zona (2),
entre 410 °C y 580 °C, corresponde a la descomposición de la portlandita. La zona
intermedia entre la 1 y la 2 se debe a los aluminatos cálcicos hidratados, pero las
variaciones en este rango de temperatura (200 °C – 410 °C) son casi
imperceptibles. En la zona de los 570 °C y 573 °C se percibe un pico, en todas las
muestras, que se puede atribuir al cuarzo de los áridos. La última zona (3)
corresponde al rango de los 700 °C a 900 °C y en él se produce la
descarbonatación. Esta zona no fue considerada en la valoración de la portlandita,
debido a que sus valores son proporcionalmente bajos (< 2,5 % en peso) y su
influencia no altera el análisis de los resultados.
Metodología utilizada
Los ensayos que se describen a continuación se realizaron para observar la
evolución de los principales componentes del hormigón a lo largo del tiempo. El
equipo y las condiciones de ensayo son similares a las descritas en la norma ASTM
E1131-03 que describe ensayos de termogravimetría y tiene como objetivo evaluar
98
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
productos volátiles. El proceso de preparación de las muestras para el análisis de
ATD fue lo siguiente:
-
Para preparar la muestra se cortó una rodaja de hormigón de 1 cm de
espesor de una probeta de 150 x 300 mm. La rodaja se extrajo a una
distancia de 5 cm de la base de la probeta. La rod
rodaja
aja se pulverizó hasta un
tamaño tal que todo el contenido pasaba por el tamiz de 0,2 mm de luz.
-
Para detener el proceso de hidratación se colocaron 10 g de muestra
homogenizada en 400 ml de 2
2-Propanol 99,5%, (CH3)2CHOH, la mezcla se
agitó por 2 horas y ssee mantuvo en reposo durante 22 horas.
-
A continuación se secó la muestra a una temperatura de 40 °C hasta
alcanzar peso constante durante 24 horas (±0,1 % en masa).
-
A continuación se repitió el proceso de eliminación del agua libre.
-
El equipo empleado es un Analizador Térmico Simultáneo de la marca
SETARAM, modelo LABSYS evo con una balanza de precisión de 0,1 µg, que
se muestra en la Figura 3.13. El calentamiento dinámico se hizo desde la
temperatura ambiente hasta 1000 °C. La veloci
velocidad
dad de calentamiento fue de
10 °C/min. Los crisoles utilizados eran de platino (Pt). El material de
referencia fue α
α-alúmina (α-Al2O3) previamente calcinada a 1200 °C, y la
atmósfera de los ensayos fue N2, con un flujo de 80 ml/min.
(a)
(b)
Figura 3.13 Equipo de análisis térmicos: a) vista general; b) detalle del equipo
99
Capítulo 3. Materiales y desarrollo experimental
3.5.2.3.3 La Difracción de rayos – X
Para completar la caracterización de las variaciones microestructurales
producidas por el proceso de degradación en la matriz de cemento hidratado, se
llevó a cabo la caracterización mediante DRX de las mismas muestras analizadas
mediante ATD/TG.
Los métodos de difracción de rayos-X han sido empleados para la determinación
cualitativa de las fases cristalinas presentes en las muestras, empleando el método
de análisis de polvos cristalinos por difracción de rayos-X, también denominado
método de Hull-Debye-Scherrer. Los análisis de difracción de rayos-X han sido
llevados a cabo en un difractómetro de polvo Bruker D8 Advance, con radiación de
Cu Kα. Se hizo un barrido entre 5º y 65º 2θ, con una velocidad de barrido de 0,033º
2θ/s. El análisis de los difractogramas se llevó a cabo empleando el software Drxtg
y las bases de datos cristalográficas del Internacional Centre for Difraction Data
(ICDD).
100
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
4
CAPÍTULO 4
RESULTADOS EXPERIMENTALES
En este capítulo se exponen los resultados experimentales obtenidos tras la
realización de los ensayos descritos en el capítulo anterior, a los hormigones
estudiados en esta tesis.
En el apartado 4.1 se examinan los resultados correspondientes a los ensayos para
determinar las propiedades del hormigón en estado fresco mediante las medidas
del asiento del cono de Abrams y la del aire ocluido.
El apartado 4.2 reúne los resultados correspondientes a las propiedades de los
hormigones estudiados antes de la exposición en los medios agresivos.
El apartado 4.3 reúne los resultados correspondientes a las propiedades de los
hormigones estudiados después de la exposición en los medios agresivos.
101
Capítulo 4. Resultados experimentales
4.1 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO
Como se puede apreciar en la Tabla 3.3 de dosificaciones (Capítulo 3), la relación
agua/material cementicio se estableció igual en todas las amasadas. Con este
planteamiento, las medidas del asiento del cono de Abrams y la del aire ocluido nos
indican el efecto de cada dosificación en la consistencia del hormigón.
El resultado de estas dos mediciones para cada una de las cuatro amasadas se
muestra en la Tabla 4.1.
Tabla 4.1 Características del hormigón fresco
Tipo de hormigón
Asiento cono Abrams (cm)
Aire ocluido (%)
CPRS
12,0
2,4
CPRS+HS
15,0
3,8
CPRS+CV
12,0
2,7
EHA
17,0
2,7
4.2 CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO ANTES DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS
La sección 4.2.1 en este apartado presenta los resultados de los ensayos para
determinar la capacidad de transporte: penetración de agua bajo presión y
permeabilidad al gas. La sección 4.2.2 presenta los resultados relativos a las
propiedades mecánicas del hormigón: resistencia a compresión, resistencia a
tracción indirecta y módulo elástico a compresión. La sección 4.2.3 presenta los
resultados de las pruebas realizadas para caracterizar la microestructura del
material:
porosimetría
por
intrusión
de
mercurio,
análisis
térmicos
(termogravimétricos y térmico diferenciales) y la difracción de rayos x.
4.2.1 Resultados relativos a los mecanismos de transporte
4.2.1.1 Penetración de agua bajo presión
La Figura 4.1 muestra los resultados del ensayo de la penetración de agua bajo
presión para cada dosificación de hormigón estudiada. Cada valor presentado se
102
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
corresponde con la media de dos probetas ensayadas. En esta figura se recoge la
profundidad media de la penetración de agua a la edad de 91 días de todas las
mezclas, lo cual permite deducir la influencia de cada adición en la penetración de
agua bajo presión, al compara los resultados con los de la mezcla sin adiciones,
CPRS (cemento I 42,5 R/SR), tomada como referencia.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Profundidad media de la penetración de agua (mm)
14
12
10
8
6
4
2
0
Tipo de hormigón
Figura 4.1 Profundidad medía de la penetración de agua bajo presión a 91 días
4.2.1.2 Permeabilidad al oxigeno
Los resultados del ensayo de permeabilidad al oxigeno para cada dosificación de
hormigón estudiada se muestran en la Figura 4.2 y 4.3. Cada valor representado se
corresponde con la media de dos probetas ensayadas. Estas figuras permiten
estudiar la variación del coeficiente de permeabilidad al oxigeno a la edad de 91
días producida por las distintas adiciones ensayadas, al comparar los resultados
obtenidos con los de la mezcla de CPRS (cemento I 42,5 R/SR), tomada como
referencia al no contener ninguna adición.
103
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPR S+H S
CPR S+CV
EH A
2
(m )
10
Coeficiente de Permeabilidad (K) x 10
-18
8
6
4
2
0
1
2
Posición de la loncha (desde arribe hacia abajo)
Figura 4.2 Coeficiente de permeabilidad al oxigeno a 91 días
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
8
Coeficiente de Permeabilidad (K) x 10
-18
2
(m )
7
6
5
4
3
2
1
0
Tipos del hormigón
Figura 4.3 Coeficiente medio de permeabilidad al oxigeno a 91 días
4.2.2 Resultados relativos a las propiedades mecánicas del hormigón
4.2.2.1 Resistencia a compresión
La Figura 4.4 muestra los resultados del ensayo de la resistencia a compresión
para cada dosificación de hormigón estudiada. Los resultados se representan para
dos tiempos de curado a 7 y 28 días. Cada valor presentado se corresponde con la
media de tres probetas ensayadas. En esta figura se compara el desarrollo de la
resistencia a compresión de todas las mezclas con la mezcla de CPRS (cemento I
42,5 R/SR), tomada como referencia para ver la influencia de cada adición.
104
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
C P R S+ H S
CPRS
C P R S+ C V
EHA
60
Resistencia a compresión (MPa)
50
40
30
20
10
0
7
28
T ie m p o d e c u ra d o (d ía s )
Figura 4.4 Resistencia a compresión a 7 y 28 días
4.2.2.2 Resistencia a tracción indirecta
La Figura 4.5 muestra los resultados del ensayo de la resistencia a tracción
indirecta para cada dosificación de hormigón estudiada. Cada valor presentado se
corresponde con la media de tres probetas ensayadas. Esta figura sirve para
estudiar el efecto que ejercen las adiciones sobre la resistencia a tracción, al
comparar el desarrollo de la resistencia a tracción indirecta de todas las mezclas
con la mezcla de CPRS, tomada como referencia.
CP RS
C P R S+ H S
C P R S+ C V
EH A
6
Resistencia a tracción indirecta (MPa)
5
4
3
2
1
0
28
T ie m p o d e c u ra d o ( d ía s )
Figura 4.5 Resistencia a tracción indirecta a 28 días de curado
105
Capítulo 4. Resultados experimentales
4.2.2.3 Módulo de elasticidad
La Figura 4.6 muestra los resultados del ensayo del módulo de elasticidad secante
al 40% de la carga de rotura para cada dosificación de hormigón estudiada. Para el
cálculo de cada valor presentado se ha realizado la media de tres ensayos. El
desarrollo del módulo de elasticidad de todas las mezclas se muestran en la
siguiente figura en comparación con la mezcla de CPRS, que sirve de referencia
para estudiar la influencia de cada adición.
CP R S
CP R S+ H S
CP R S+ CV
EH A
40
Modulo de elasticidad a compresión (GPa)
35
30
25
20
15
10
5
0
28
T iem p o de c ura do (días)
Figura 4.6 Módulo de elasticidad a compresión a 28 días de curado
4.2.3 Resultados relativos a las propiedades microestructurales del
hormigón
4.2.3.1 Porosimetría por intrusión de mercurio
Las Figuras 4.7 – 4.10 muestran los resultados obtenidos en los ensayos de
porosimetría por intrusión de mercurio para el logaritmo de la intrusión
diferencial y el volumen de intrusión de mercurio acumulado para cada uno de los
hormigones estudiados y para dos edades, 28 y 91 días. Los valores presentados
corresponden a las intrusiones medias de dos muestras ensayadas. En estas
Figuras se puede estudiar la influencia de las distintas adiciones al comparar el
volumen de intrusión de mercurio acumulado (porosidad total) y el logaritmo de la
intrusión diferencial (distribución del tamaño de poros), a las distintas edades
estudiadas, 28 y 91 días, en las distintas dosificaciones, con la mezcla que no
106
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
contenía adición, la denominada CPRS (cemento I 42,5 R/SR), que es tomada como
referencia. Igualmente es posible determinar las variaciones en la estructura
porosa debidas a la edad de los hormigones al comparar los valores obtenidos para
los 28 con los de 91 días de edad.
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
0.2
0.15
0.15
Log. Diferencial de intrusión (mL/g)
Log. Diferencial de intrusión (mL/g)
CPRS
0.2
0.1
0.05
0
CPRS+CV
EHA
0.1
0.05
0
1
10
100
1000
Díametro de poro (nm)
10
4
10
5
10
6
Figura 4.7 Logaritmo de la intrusión diferencial
del hormigón a 28 días
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
1
10
EHA
CPRS
0.1
0.1
0.08
0.08
0.06
0.04
0.02
100
1000
Díametro de poro (nm)
10
4
10
5
10
6
Figura 4.8 Logaritmo de la intrusión diferencial
del hormigón a 91 días
Volumen de intrusión acumulado (mL/g)
Volumen de intrusión acumulado (mL/g)
CPRS+HS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
0.04
0.02
0
0
1
10
100
4
1000
10
Díametro de poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.9 Volumen de intrusión acumulado del
hormigón a 28 días
1
10
100
4
1000
10
Díametro de poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.10 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón a 91 días
4.2.3.2 Análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales)
A través el análisis térmico (ATD/TG) se pudo cuantificar el grado de hidratación y
el contenido de los productos de hidratación. En las Figuras 4.11 – 413 se
presentan el grado de hidratación, el contenido de agua de gel y el contenido de
portlandita respectivamente de los hormigones estudiados (CPRS, CPRS + HS,
CPRS + CV y EHA) a diferentes tiempos de hidratación a 28, 91, 182, 364 y 546
días.
107
Capítulo 4. Resultados experimentales
CaCO3 780 - 800 ºC
Sílice
573 ºC
100
0
C-S-H 107 ºC
-200
200
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
ATD (µV)
0
-100
300
CaCO3 780 - 800 ºC
100
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
200
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
400
300
-100
-200
-300
-300
CPRS + 28 DÍAS
CPRS + HS + 28 DÍAS
CPRS + CV + 28 DÍAS
EHA + 28 DÍAS
-400
-500
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
CPRS + 91 DÍAS
CPRS + HS + 91 DÍAS
CPRS + CV + 91 DÍAS
EHA + 91 DÍAS
-400
-500
0
1100
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
28 días de curado
91 días de curado
Figura 4.11 Análisis térmico diferencial de los hormigones estudiados a los 28 y 91 días de curado
CPRS
CPRS + HS
CPRS + CV
CPRS
EHA
CPRS + HS
CPRS + CV
EHA
27
18
24
21
Portlandita (%)
Agua de gel (%)
15
12
18
15
12
9
9
6
6
28
91
182
364
Tiempo de hidratación (días)
546
Figura 4.12 La variación del contenido de agua
de gel en los hormigones sumergidos en agua
saturada con Ca(OH)2
28
91
182
364
Tiempo de hidratación (días)
546
Figura 4.13 La variación del contenido de
portlandita en los hormigones sumergidos en
agua saturada con Ca(OH)2
4.2.3.3 Difracción de Rayos X
En la Figura 4.14 se muestra los difractogramas de rayos x para los hormigones
estudiados (CPRS, CPRS + HS, CPRS + CV y EHA) a los 91 días en la cámara de
curado. En esta Figura se muestra los picos característicos de los principales
productos de hidratación Ettringita, Portlandita y la calcita.
108
E+S
CPRS + 91 días
C+S
P
P+C
S
P+C
C
C
E+S
C
E+S
P+E+S
C
E
P
E
E
E
E
C+E
E
P+E
P
S
S
S
C+E
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS + HS + 91 días
CPRS + CV + 91 días
Y
EHA + 91 días
6
9
12
15
18
21
24
27
30
33
Angulo (2θ)
36
39
42
45
48
51
54
57
60
Figura 4.14 Difractograma de Rayos X de los hormigones estudiados a los 91 días de hidratación en
la cámara de curados: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
4.3 CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO DESPUÉS DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS
La sección 4.3.1 en este apartado presenta los resultados de los ensayos para
determinar la capacidad de transporte del agua, el gas y de los iones de cloruro,
sulfato y magnesio. La sección 4.3.2 presenta los resultados relativos a las
propiedades mecánicas del hormigón: resistencia a compresión, resistencia a
tracción indirecta y módulo elástico a compresión en los medios empleados de
agua saturada con hidróxido de calcio, cloruro sódico, sulfato sódico y sulfato
magnésico. La sección 4.3.3 presenta los resultados de las pruebas realizadas para
caracterizar la microestructura del material en los medios empleados:
porosimetría por intrusión de mercurio, análisis térmicos (termogravimétricos y
térmico diferenciales) y la difracción de rayos x.
109
Capítulo 4. Resultados experimentales
4.3.1 Resultados correspondiente a los mecanismos de transporte
4.3.1.1 Penetración de agua bajo presión
Agua destilada saturada con Ca(OH)2
Las Figuras 4.15 y 4.16 muestran los resultados de la penetración de agua media y
máxima bajo presión para cada tipo de hormigón, a las edades de 182, 364 y 546
días de exposición en el medio de referencia (agua saturada con Ca(OH)2).
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
25
Profundidad media de penetración de agua (mm)
Profundidad maxima de penetración de agua (mm)
25
20
15
10
5
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.15 Profundidad máxima de la
penetración de agua bajo presión en agua
saturada con Ca(OH)2
20
15
10
5
0
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.16 Profundidad media de la
penetración de agua bajo presión en agua
saturada con Ca(OH)2
Cloruro sódico
En las Figuras 4.17 y 4.18 se recogen los resultados de la penetración de agua bajo
presión para cada tipo de hormigón, después de haber permanecido expuestas al
medio agresivo con NaCl durante 182, 364 y 546 días. Los resultados mostrados en
estas figuras se han utilizado para estudiar la influencia de las distintas adiciones
al hormigón ensayadas y del medio agresivo con cloruros en la penetración
máxima y media del agua de todas las mezclas, al compararlos con los resultados
de los ensayos realizados sobre los mismos hormigones en el medio de referencia,
para el cual se utilizó agua saturada con Ca(OH)2.
110
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
30
Profundidad media de penetración de agua (mm)
Profundidad maxima de penetración de agua (mm)
30
25
20
15
10
5
0
182
364
Tiempo de exposición (días)
25
20
15
10
5
0
546
182
Figura 4.17 Profundidad máxima de
penetración de agua bajo presión en NaCl
la
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.18 Profundidad media de
penetración de agua bajo presión en NaCl
la
Sulfato sódico
Los resultados de la penetración de agua bajo presión para cada mezcla, a las
edades de 182, 364 y 546 días de exposición en el medio agresivo con solución de
Na2SO4 se muestran en las Figuras 4.19 y 4.20. Los valores mostrados en estas
figuras nos permiten estudiar la variación de la penetración máxima y media del
agua en los distintos hormigones debido a la existencia de adiciones y a la
agresividad del medio con sulfato sódico, al compararlas con las penetraciones en
el medio de referencia de agua saturada con Ca(OH)2.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
25
20
15
10
5
0
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
30
Profundidad media de penetración de agua (mm)
Profundidad maxima de penetración de agua (mm)
30
182
364
Tiempo de exposición (días)
20
15
10
5
0
546
Figura 4.19 Profundidad máxima de
penetración de agua bajo presión en Na2SO4
25
182
la
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.20 Profundidad media de
penetración de agua bajo presión en Na2SO4
la
111
Capítulo 4. Resultados experimentales
Sulfato magnésico
Las Figuras 4.21 y 4.22 muestran los resultados de la penetración de agua bajo
presión para cada tipo de hormigón después de haber estado sometidas durante
182, 364 y 546 días a la agresividad de una solución sobresaturada de MgSO4. El
estudio de los resultados de estas figuras nos permite ver la influencia de las
distintas adiciones y de un medio con sulfato magnésico en la penetración máxima
y media del agua al compararlos con los mismos resultados en el caso de
exposición de los hormigones en el medio de referencia, agua saturada con
Ca(OH)2.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
30
Profundidad mediade penetración de agua (mm)
Profundidad maxima de penetración de agua (mm)
30
25
20
15
10
5
0
25
20
15
10
5
0
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.21 Profundidad máxima de
penetración de agua bajo presión en MgSO4
182
la
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.22 Profundidad media de
penetración de agua bajo presión en MgSO4
la
4.3.1.2 Permeabilidad al oxigeno
Agua destilada saturada con Ca(OH)2
Las Figuras 4.23 y 4.24 muestran los resultados de la permeabilidad al oxigeno de
la parte superior y la parte inferior de una probeta para cada tipo de hormigón, a
las edades de 182, 364 y 546 días de exposición en el medio de referencia (agua
saturada con Ca(OH)2. Estas figuras permiten comparar el coeficiente de
permeabilidad al oxigeno con las distintas adiciones estudiadas tanto en la parte
superior y inferior de la misma probeta, así como establecer la influencia de cada
medio agresivo al comparar los resultados encontrados en los mismos hormigones
expuestos al medio de referencia, agua saturada con Ca(OH)2. Las diferencias entre
la parte superior e inferior permiten observar la influencia de la compactación.
112
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
(m )
CPRS+CV
EAH
2
8
8
Coeficiente de permeabilidad x 10
-18
-18
Coeficiente de permeabilidad x 10
CPRS+HS
10
2
(m )
10
6
4
2
0
182
364
Tiempo de exposición (días)
6
4
2
0
546
182
Figura 4.23 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte superior de la probeta en
Ca(OH)2
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.24 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte inferior de la probeta en
Ca(OH)2
Cloruro sódico
En las Figuras 4.25 y 4.26 se recogen los resultados de la permeabilidad al oxigeno
de la parte superior y la parte inferior de una probeta para cada tipo de hormigón,
después de haber permanecido expuestas al medio agresivo con NaCl durante 182,
364 y 546 días. Los resultados mostrados en estas figuras se han utilizado para
estudiar la influencia de las distintas adiciones al hormigón ensayadas y del medio
agresivo con cloruros en el coeficiente de permeabilidad al oxigeno de todas las
mezclas tanto en la parte superior y inferior de la misma probeta, al compararlos
con los resultados de los ensayos realizados sobre los mismos hormigones en el
medio de referencia, para el cual se utilizó agua saturada con Ca(OH)2. Las
diferencias entre los resultados de la parte superior e inferior sirven para estudiar
la influencia que puede tener la compactación.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
9
CPRS+CV
EAH
2
2
(m )
(m )
9
Coeficiente de permeabilidad x 10
-18
-18
Coeficiente de permeabilidad x 10
CPRS+HS
7
5
3
1
7
5
3
1
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.25 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte superior de la probeta en
NaCl
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.26 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte inferior de la probeta en
NaCl
113
Capítulo 4. Resultados experimentales
Sulfato sódico
Los resultados de la permeabilidad al oxigeno de la parte superior y la parte
inferior de una probeta para cada mezcla, a las edades de 182, 364 y 546 días de
exposición en el medio agresivo con solución de Na2SO4 se muestran en las Figuras
4.27 y 4.28. Los valores mostrados en estas figuras nos permiten estudiar el
coeficiente de permeabilidad al oxigeno de todas las mezclas tanto en la parte
superior y inferior de la misma probeta en los distintos hormigones debido a la
existencia de adiciones y a la agresividad del medio con sulfato sódico, al
compararlas con las penetraciones en el medio de referencia de agua saturada con
Ca(OH)2. La influencia que puede tener la compactación de la probeta en el
coeficiente de permeabilidad la podemos inferir a partir de las diferencias
encontradas entre la parte superior e inferior de las probetas.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EAH
CPRS
20
CPRS+CV
EAH
2
2
(m )
(m )
-18
15
10
10
5
0
15
Coeficiente de permeabilidad x 10
-18
Coeficiente de permeabilidad x 10
CPRS+HS
20
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.27 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte superior de la probeta en
Na2SO4
5
0
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.28 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte inferior de la probeta en
Na2SO4
Sulfato magnésico
Las Figuras 4.29 y 4.30 muestran los resultados la permeabilidad al oxigeno de la
parte superior y la parte inferior de una probeta para cada tipo de hormigón
después de haber estado sometidas durante 182, 364 y 546 días a la agresividad de
una solución sobresaturada de MgSO4. El estudio de los resultados de estas figuras
nos permite ver la influencia de las distintas adiciones y de un medio con sulfato
magnésico en coeficiente de permeabilidad al oxigeno al compararlos con los
mismos resultados en el caso de exposición de los hormigones en el medio de
114
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
referencia, agua saturada con Ca(OH)2. Así mismo el estudio de las diferencias
entre los valores obtenidos para la parte superior e inferior de las probetas nos
permiten conocer la influencia de la compactación de las probetas en este ensayo.
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
CPRS
EAH
CPRS+CV
EAH
45
Coeficiente de permeabilidad x 10
-18
-18
2
2
(m )
(m )
45
Coeficiente de permeabilidad x 10
CPRS+HS
35
25
15
35
25
15
5
5
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.29 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte superior de la probeta en
MgSO4
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.30 Coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de la parte inferior de la probeta en
MgSO4
4.3.1.3 Penetración de ión cloruro
Las Figuras 4.31 - 4.33 muestran los resultados de la penetración de ión cloruro
para cada tipo de hormigón, después de permanecer 182, 364 y 546 días expuestos
a una solución concentrada de NaCl. El hormigón sin adiciones, CPRS, nos sirve de
referencia para estudiar la influencia de cada adición en la difusión de cloruros
dentro del hormigón.
En las Figuras 4.34 - 4.37 se muestran la evolución de la concentración del ión
cloruro con el tiempo para cada tipo de hormigón.
115
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.6
Concentración de ión cloruro (%)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.31 Penetración del ión cloruro a 182 días de exposición en NaCl
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.6
Concentración de ión cloruro (%)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.32 Penetración del ión cloruro a 364 días de exposición en NaCl
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.6
Concentración de ión cloruro (%)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.33 Penetración del ión cloruro a 546 días de exposición en NaCl
116
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
364 días
546 días
180 días
0,6
0,5
0,5
Concentración de ión cloruro (%)
Concentración de ión cloruro (%)
180 días
0,6
0,4
0,3
0,2
0,1
546 días
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
180 días
364 días
0
30
Figura 4.34 Penetración del ión cloruro del
hormigón CPRS
0,6
0,5
0,5
0,3
0,2
0,1
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
180 días
546 días
0,6
0,4
5
25
30
Figura 4.35 Penetración del ión cloruro del
hormigón CPRS+HS
Concentración de ión cloruro (%)
Concentración de ión cloruro (%)
364 días
364 días
546 días
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.36 Penetración del ión cloruro del
hormigón CPRS+CV
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.37 Penetración del ión cloruro del
hormigón EHA
4.3.1.4 Penetración de ión sulfato de la solución Na2SO4
En las Figuras 4.38 - 4.40 se muestran los resultados de la penetración de ión
sulfato para cada mezcla, a las edades de 182, 364 y 546 días de exposición en
medio con Na2SO4. Estas figuras permiten inferir la influencia de cada adición en la
difusión del ión sulfato dentro del hormigón, al comparar los valores encontrados
en cada dosificación estudiada con los del hormigón sin adiciones, el CPRS.
Las Figuras 4.41 - 4.44 muestran la variación de la concentración del ión sulfato
con el tiempo para cada tipo de hormigón.
117
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
5
Concentración de ión sulfato (%)
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.38 Penetración del ión sulfato a 182 días de exposición en Na2SO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
5
Concentración de ión sulfato (%)
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.39 Penetración del ión sulfato a 364 días de exposición en Na2SO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
5
Concentración de ión sulfato (%)
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.40 Penetración del ión sulfato a 546 días de exposición en Na2SO4
118
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
364 días
546 días
180 días
5
4
4
Concentración de ión sulfato (%)
Concentración de ión sulfato (%)
180 días
5
3
2
1
364 días
546 días
3
2
1
0
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
Figura 4.41 Penetración del ión sulfato del
hormigón CPRS
180 días
364 días
0
30
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.42 Penetración del ión sulfato del
hormigón CPRS+HS
180 días
546 días
5
5
4
4
364 días
546 días
Concentración de ión sulfato (%)
Concentración de ión sulfato (%)
5
3
3
2
2
1
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.43 Penetración del ión sulfato del
hormigón CPRS+CV
0
0
5
10
15
Profundidad de penetración (mm)
20
25
Figura 4.44 Penetración del ión sulfato del
hormigón EHA
4.3.1.5 Penetración de ión sulfato de la solución MgSO4
Las Figuras 4.45 - 4.47 se muestran los resultados de la penetración de ión sulfato
para cada mezcla, a las edades de 182, 364 y 546 días de exposición en medio con
MgSO4. Estas figuras permiten inferir la influencia de cada adición en la difusión
del ión sulfato dentro del hormigón, al comparar los valores encontrados en cada
dosificación estudiada con los del hormigón sin adiciones, el CPRS.
En las Figuras 4.48 - 4.51 muestran la variación de la concentración del ión sulfato
con el tiempo para cada tipo de hormigón.
119
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
5
Concentración de ión sulfato (%)
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.45 Penetración del ión sulfato a 182 días de exposición en MgSO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
6
Concentración de ión sulfato (%)
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.46 Penetración del ión sulfato a 364 días de exposición en MgSO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
7
Concentración de ión sulfato (%)
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.47 Penetración del ión sulfato a 546 días de exposición en MgSO4
120
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
364 días
180 días
546 días
6
5
5
Concentración de ión sulfato (%)
Concentración de ión magnesio (%)
180 días
6
4
3
2
1
546 días
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
180 días
364 días
0
30
Figura 4.48 Penetración del ión sulfato del
MgSO4 al hormigón CPRS
0
546 días
6
5
5
3
2
1
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
180 días
6
4
5
25
30
Figura 4.49 Penetración del ión sulfato del
MgSO4 al hormigón CPRS+HS
Concentración de ión sulfato (%)
Concentración de ión sulfato (%)
364 días
364 días
546 días
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.50 Penetración del ión sulfato del
MgSO4 al hormigón CPRS+CV
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.51 Penetración del ión sulfato del
MgSO4 al hormigón EHA
4.3.1.6 Penetración de ión magnesio del medio MgSO4
Las Figuras 4.52 - 4.54 muestran los valores encontrados de la penetración del ión
magnesio para cada tipo de hormigón, después de un periodo de exposición de
182, 364 y 546 a un medio con disolución concentrada de MgSO4. Por comparación
con los resultados hallados en el hormigón sin adiciones utilizado como referencia
(CPRS), estas figuras permiten observar la influencia de cada adición en la difusión
del ión magnesio.
En las Figuras 4.55 - 4.58 se muestra la evolución de la concentración del ión
magnesio con el tiempo para cada tipo de hormigón.
121
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Concentración de ión magnesio (%)
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.52 Penetración del ion magnesio a 182 días de exposición en MgSO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Concentración de ión magnesio (%)
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.53 Penetración del ión magnesio a 364 días de exposición en MgSO4
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Concentración de ión magnesio (%)
3
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.54 Penetración del ion magnesio a 546 días de exposición en MgSO4
122
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
180 días
364 días
546
180 días
2
1
0
546
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.55 Penetración del ión magnesio del
hormigón CPRS
180 días
364 días
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.56 Penetración del ión magnesio del
hormigón CPRS+HS
546
180 días
364 días
546
3
Concentración de ión magnesio (%)
3
Concentración de ión magnesio (%)
364 días
3
Concentración de ión magnesio (%)
Concentración de ión magnesio (%)
3
2
1
0
2
1
0
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.57 Penetración del ión magnesio del
hormigón CPRS+CV
0
5
10
15
20
Profundidad de penetración (mm)
25
30
Figura 4.58 Penetración del ión magnesio del
hormigón EHA
4.3.2 Resultados relativos a las propiedades mecánicas del hormigón
4.3.2.1 Resistencia a compresión
En las Figuras 4.59 – 4.62 se muestran los resultados de los ensayos de resistencia
a compresión para cada tipo de hormigón, a edades de de 182, 364 y 546 días de
exposición en los medios agresivos de cloruro sódico, sulfato sódico, sulfato
magnésico y el medio utilizado como referencia (agua saturada con Ca(OH)2).
Los resultados obtenidos sirven para ver la influencia de la agresividad de los
medios de cloruro sódico, sulfato sódico, sulfato magnésico al compararlos con la
resistencia a compresión obtenida en todas las mezclas al permanecer el mismo
tiempo en el medio de referencia, agua saturada con Ca(OH)2.
123
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
80
75
75
Resistencia a compresión (MPa)
Resistencia a compresión (MPa)
CPRS
80
70
65
60
55
50
45
40
CPRS+CV
EHA
70
65
60
55
50
45
182
364
Tiempo de exposición (días)
40
546
182
Figura 4.59 Resistencia a compresión en medio
de Ca(OH)2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
CPRS
EHA
80
80
75
75
70
65
60
55
50
45
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.60 Resistencia a compresión en medio
de NaCl
Resistencia a compresión (MPa)
Resistencia a compresión (MPa)
CPRS+HS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
70
65
60
55
50
45
40
182
364
Tiempo de exposición ( días)
546
Figura 4.61 Resistencia a compresión en medio
de Na2SO4
40
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.62 Resistencia a compresión en medio
de MgSO4
4.3.2.2 Resistencia a tracción indirecta
Los resultados de la resistencia a tracción indirecta para cada tipo de hormigón,
después de haber estado sumergidos 182, 364 y 546 días en los medios agresivos
con cloruro sódico, sulfato sódico, sulfato magnésico y el medio utilizado como
referencia (agua saturada con Ca(OH)2) se resumen en las Figuras 4.63 – 4.66.
Estas figuras se han utilizado para estudiar la acción agresiva de los iones de
cloruro, sulfato, magnesio sobre la resistencia a tracción indirecta en todas las
mezclas tomado como referencia la evolución que se produce en las mismas en
agua saturada con Ca(OH)2.
124
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
CPRS
EHA
6
5
4
CPRS+CV
EHA
6
5
4
3
3
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.63 Resistencia a tracción indirecta en
medio de Ca(OH)2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.64 Resistencia a tracción indirecta en
medio de NaCl
EHA
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
7
Resistencia a tracción indirecta (MPa)
7
Resistencia a tracción indirecta (MPa)
CPRS+HS
7
Resistencia a tracción indirecta (MPa)
Resistencia a tracción indirecta (MPa)
7
6
5
4
6
5
4
3
3
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.65 Resistencia a tracción indirecta en
medio de Na2SO4
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.66 Resistencia a tracción indirecta en
medio de MgSO4
4.3.2.3 Módulo de elasticidad
Los resultados experimentales del módulo de elasticidad para cada tipo de
hormigón, después de 182, 364 y 546 días de exposición a los medios agresivos
con soluciones concentradas de cloruro sódico, sulfato sódico, sulfato magnésico y
el medio utilizado como referencia (agua saturada con Ca(OH)2) se muestran en las
Figuras 4.67 – 4.70. Con el resumen de valores recogido en esta figura se puede
comparar fácilmente la influencia que tiene un ambiente con cloruro sódico,
sulfato sódico y sulfato magnésico sobre el módulo de elasticidad en los
hormigones estudiados, con la influencia que tiene a las mismas mezclas el mismo
tiempo en agua saturada con Ca(OH)2, disolución utilizada como referencia.
125
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Modulo de elasticidad a compresión (GPa)
Modulo de elasticidad a compresión (GPa)
CPRS
50
50
45
45
40
40
35
35
30
30
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
182
Figura 4.67 Módulo de elasticidad a compresión
en medio de Ca(OH)2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
546
Figura 4.68 Módulo de elasticidad a compresión
en medio de NaCl
CPRS
EHA
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
50
Modulo elastico a compresión (GPa)
Modulo elastico a compresión (GPa)
50
364
Tiempo de exposición (días)
45
45
40
40
35
35
30
30
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.69 Módulo de elasticidad a compresión
en medio de Na2SO4
182
364
Tiempo de exposición (días)
546
Figura 4.70 Módulo de elasticidad a compresión
en medio de MgSO4
4.3.3 Resultados relativos a las propiedades microestructurales del
hormigón
4.3.3.1 Porosimetría por intrusión de mercurio
Agua destilada saturada con Ca(OH)2
Las Figuras 4.71 – 4.78 muestran los resultados obtenidos en los ensayos de
porosimetría por intrusión de mercurio del logaritmo de la intrusión diferencial y
el volumen de intrusión de mercurio acumulado, para cada hormigón estudiado,
después de ser expuestos durante 182, 364 y 546 días a una solución
sobresaturada de Ca(OH)2. Los valores presentados corresponden a las intrusiones
medias de dos muestras ensayadas. Estas Figuras sirven de base para estudiar la
influencia de las adiciones en el logaritmo de la intrusión diferencial (distribución
126
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
del tamaño de poros) y el volumen de intrusión de mercurio acumulado, en las
dosificaciones estudiadas a las distintas edades, al comparar los resultados
obtenidos con los de la dosificación del CPRS (cemento I 42,5 R/SR), tomada como
referencia. Igualmente estas a partir de estas Figuras se puede ver la evolución
temporal de la estructura porosa para cada tipo de hormigón.
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
364 Días
546 Días
0.06
0.08
Volumen de intrusión acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
0
1
6
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.71 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.72 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS sumergido en agua hormigón tipo CPRS sumergido en agua saturada
saturada con Ca(OH)2
con Ca(OH)2
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
1
364 Días
546 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.08
10
100
1000
4
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
6
10
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.73 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.74 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS + HS sumergido en agua hormigón tipo CPRS + HS sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2
saturada con Ca(OH)2
127
Capítulo 4. Resultados experimentales
182 D ías
364 D ías
546 D ías
182 Días
0.08
364 Días
546 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
4
10
5
10
0
1
6
10
Figura 4.75 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón tipo CPRS + CV
sumergido en agua saturada con Ca(OH)2
182 Días
100
1000
4
10
5
10
10
6
Diámetro de poro (nm)
Diám e tro de p oro (nm )
364 Días
Figura 4.76 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo CPRS + CV sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2
546 Días
180 Días
0.08
365 Días
540 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.77 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón tipo EHA sumergido
en agua saturada con Ca(OH)2
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
10
6
Figura 4.78 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo EHA sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2
En las Figuras 4.79 – 4.84 se muestran los resultados de porosimetría para todos
los tipos de hormigones estudiados expuestos al medio de referencia (solución
sobresaturada de Ca(OH)2), ordenados por edades. A partir de estas figuras se
puede estudiar la influencia de las adiciones al observar las diferencias
encontradas respecto a los resultados obtenidos con el hormigón de referencia
(CPRS) en el mismo medio.
128
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
0.08
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
1
10
4
5
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
CPRS
CPRS+HS
0.03
0.02
0.01
0
1
CPRS+CV
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
6
10
10
Figura 4.80 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2 hasta 182 días
EHA
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0,07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
EHA
0.04
10
0,08
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
6
1
Figura 4.81 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2 hasta 364 días
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
5
10
6
Figura 4.82 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2 hasta 364 días
EHA
CPRS
0,08
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0,06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0,07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
CPRS+CV
0.05
6
10
Figura 4.79 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2 hasta 182 días
0
1
CPRS+HS
0.06
0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0,01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
5
10
6
10
Figura 4.83 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en agua
saturada con Ca(OH)2 hasta 546 días
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
5
10
6
10
Figura 4.84 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2 hasta 546 días
129
Capítulo 4. Resultados experimentales
Cloruro sódico
En las Figuras 4.85 – 4.92 se muestran los resultados obtenidos en los ensayos de
porosimetría por intrusión de mercurio del logaritmo de la intrusión diferencial y
del volumen de intrusión de mercurio acumulado para cada hormigón estudiado,
con el paso del tiempo de exposición a cloruros, después de 180, 364 y 546 días de
estar sumergidos en el medio con disolución de NaCl. Cada curva presentada
corresponde a la intrusión media de dos muestras ensayadas. En estas Figuras se
pueden estudiar la evolución temporal de la estructura porosa de cada hormigón
debidos a las distintas adiciones.
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
364 Días
546 Días
0.06
0.08
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
4
1000
10
5
0
1
6
10
10
10
Diámetro de poro (nm)
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.85 Logaritmo de la intrusión diferencialFigura 4.86 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS sumergido en NaCl
hormigón tipo CPRS sumergido en NaCl
182 Días
364 Días
182 D ías
546 Días
364 Días
546 Días
0.06
0.08
0.07
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.05
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
6
0
1
10
100
1000
10
4
10
5
10
6
Diámetro de poro (nm)
Figura 4.87 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.88 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS + HS sumergido en NaCl hormigón tipo CPRS + HS sumergido en NaCl
130
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
0.08
364 Días
546 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (ml/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
5
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
0
6
10
10
1
10
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.89 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.90 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS + CV sumergido en NaCl
hormigón tipo CPRS + CV sumergido en NaCl
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
0.08
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (ml/g)
364 Días
546 Días
0.06
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
10
5
6
10
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.91 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.92 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo EHA sumergido en NaCl
hormigón tipo EHA sumergido en NaCl
Las Figuras 4.93 – 4.98 muestran para cada edad la estructura porosa de todos las
dosificaciones estudiadas sometidas al medio agresivo con disolución de NaCl. En
estas Figuras se puede observar los cambios encontrados en la estructura porosa
debidos a las adiciones al comparar los resultados del logaritmo de la intrusión
diferencial (distribución del tamaño de poros) y del volumen de intrusión de
mercurio acumulado de las distintas dosificaciones, después de 182, 364 y 546
días de exposición en el medio con NaCl, con la dosificación que no tenía adición
(CPRS, cemento I 42,5 R/SR), tomada como referencia. También se puede analizar
la influencia del medio al compara los resultados obtenidos en este medio agresivo
con los mismos en el medio de referencia Ca(OH)2.
131
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
0.08
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
5
10
Figura 4.93 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en NaCl
hasta 182 días
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0
6
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
6
10
10
Figura 4.94 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en NaCl hasta 182 días
EHA
CPRS
0.08
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
10
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
CPRS+HS
10
100
1000
10
4
10
5
10
6
CPRS+CV
Figura 4.96 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en NaCl hasta 364 días
EHA
CPRS
0.08
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
1
Diámetro de poro (nm)
Figura 4.95 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en NaCl
hasta 364 días
CPRS
0
6
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de poro (nm)
10
5
10
6
Figura 4.97 Logaritmo de la intrusión diferencial
del hormigón sumergido en NaCl hasta 546 días
132
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.98 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en NaCl hasta 546 días
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Sulfato sódico
Las Figuras 4.99 – 4.106 muestran los resultados obtenidos en los ensayos de
porosimetría por intrusión de mercurio del logaritmo de la intrusión diferencial y
el volumen de intrusión de mercurio acumulado para cada hormigón estudiado, a
después de 180, 364 y 546 días de exposición en el medio con disolución
concentrada de Na2SO4. En estas Figuras se puede observar la evolución temporal
de la estructura porosa para cada dosificación. Con estas Figuras se puede estudiar
la influencia de cada adición en la microestructura a diferentes edades, al
comparar los resultados obtenidos en los distintos hormigones con la dosificación
que no contenía adición, tomada como referencia (CPRS, cemento I 42,5 R/SR).
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
0.07
546 Días
0.05
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
364 Días
0.06
0.08
0.06
0.04
0.05
0.03
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
0.01
0
1
0
10
4
5
6
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.99 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.100 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS sumergido en Na2SO4
hormigón tipo CPRS sumergido en agua Na2SO4
182 D ías
364 D ías
1 8 2 D ías
546 D ías
0.07
5 4 6 D ía s
0 .0 5
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
3 6 4 D ías
0 .0 6
0.08
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0 .0 4
0 .0 3
0 .0 2
0 .0 1
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diám etro de Poro (nm )
4
10
5
10
6
0
1
10
1 00
10 0 0
10
D iám e tro d e P oro (nm )
4
10
5
10
6
Figura 4.101 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.102 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo CPRS + HS sumergido en Na2SO4 del hormigón tipo CPRS + HS sumergido en
Na2SO4
133
Capítulo 4. Resultados experimentales
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
0.08
364 Días
546 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
10
0
6
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.103 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.104 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo CPRS + CV sumergido Na2SO4
del hormigón tipo CPRS + CV sumergido Na2SO4
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
364 Días
546 Días
0.06
0.08
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
5
10
6
10
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.105 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.106 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo EHA sumergido en Na2SO4
del hormigón tipo EHA sumergido en Na2SO4
En las Figuras 4.107 – 4.112 se muestran para cada tiempo de exposición
estudiado los resultados del logaritmo de la intrusión diferencial y el volumen de
intrusión acumulado de todas las dosificaciones analizadas. Se puede observar los
valores encontrados para cada hormigón en comparación el hormigón de
referencia, CPRS, en el mismo medio agresivo para el estudio detallado de la
influencia que tiene las adiciones en la exposición a Na2SO4. Así mismo es posible
analizar la influencia del medio al compara los resultados obtenidos en este medio
agresivo con los mismos en el medio de referencia Ca(OH)2.
134
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
CPRS
EHA
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
0.08
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
5
6
10
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1000
10
4
10
5
10
6
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
100
Figura 4.108 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en Na2SO4 hasta 182
días
0.08
0.05
0.06
0.04
0.05
0.04
0.03
0.03
0.02
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
10
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0
6
1
Figura 4.109 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en Na2SO4
hasta 364 días
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
5
10
6
Figura 4.110 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en Na2SO4 hasta 364
días
CPRS
EHA
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
0.08
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
10
Diámetro de Poro (nm)
Figura 4.107 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en Na2SO4
hasta 182 días
CPRS
1
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
5
10
6
10
Figura 4.111 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en Na2SO4
hasta 546 días
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
5
6
10
Figura 4.112 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en Na2SO4 hasta 546
días
135
Capítulo 4. Resultados experimentales
Sulfato magnésico
En las Figuras 4.113 – 4.120 se muestran los resultados obtenidos en los ensayos
de porosimetría por intrusión de mercurio del logaritmo de la intrusión diferencial
y del volumen de intrusión de mercurio acumulado para cada hormigón estudiado,
con el paso del tiempo de exposición a sulfato magnésico, después de 180, 364 y
546 días de estar sumergidos en el medio con disolución de Na2SO4. Cada curva
presentada corresponde a la intrusión media de dos muestras ensayadas. En estas
Figuras se pueden estudiar la evolución temporal de la estructura porosa de cada
hormigón debidos a las distintas adiciones.
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
364 Días
546 Días
0.06
0.08
0.05
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.04
0.05
0.04
0.03
0.03
0.02
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
6
10
0
1
10
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
10
5
10
6
Figura 4.113 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.114 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS sumergido en MgSO4
hormigón tipo CPRS sumergido en MgSO4
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
364 Días
546 Días
0.06
0.08
0.07
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.05
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm )
4
10
5
10
6
0
1
10
100
1000
10
Diám etro de Poro (nm )
4
10
5
10
6
Figura 4.115 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.116 Volumen de intrusión acumulado del
del hormigón tipo CPRS + HS sumergido en MgSO4 hormigón tipo CPRS + HS sumergido en MgSO4
136
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
182 Días
364 Días
546 Días
182 Días
0.08
364 Días
546 Días
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
0
1
6
10
10
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.117 Logaritmo de la intrusión diferencialFigura 4.118 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo CPRS + CV sumergido en MgSO4 del hormigón tipo CPRS + CV sumergido en
MgSO4
182 Días
364 Días
182 Días
546 Días
546 Días
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
364 Días
0.06
0.08
0.05
0.06
0.04
0.05
0.03
0.04
0.03
0.02
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
5
10
6
10
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.119 Logaritmo de la intrusión diferencial Figura 4.120 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón tipo EHA sumergido en MgSO4
del hormigón tipo EHA sumergido en MgSO4
Las Figuras 4.121 – 4.126 muestran para cada edad la estructura porosa de todos
las dosificaciones estudiadas sometidas al medio agresivo con disolución de
MgSO4. En estas Figuras se puede observar los cambios encontrados en la
estructura porosa debidos a las adiciones al comparar los resultados del logaritmo
de la intrusión diferencial (distribución del tamaño de poros) y del volumen de
intrusión de mercurio acumulado de las distintas dosificaciones, después de 180,
364 y 546 días de exposición en el medio con MgSO4, con la dosificación que no
tenía adición (CPRS, cemento I 42,5 R/SR), tomada como referencia. También se
puede analizar la influencia del medio al compara los resultados obtenidos en este
medio agresivo con los mismos en el medio de referencia Ca(OH)2.
137
Capítulo 4. Resultados experimentales
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
0.08
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
10
CPRS+CV
EHA
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
6
Figura 4.121 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en medio
de MgSO4 hasta 182 días
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
10
6
Figura 4.122 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en medio de MgSO4
hasta 182 días
EHA
CPRS
0.08
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
CPRS+HS
0.06
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
10
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
Figura 4.123 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en medio
de MgSO4 hasta 364 días
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0
6
1
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
4
10
5
10
6
Figura 4.124 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en medio de MgSO4
hasta 364 días
EHA
CPRS
0.08
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
0.06
Volumen de Intrusión Acumulado (mL/g)
0.07
Log. Diferencial de Intrusión (mL/g)
10
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.01
0
1
0
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
10
6
Figura 4.125 Logaritmo de la intrusión
diferencial del hormigón sumergido en medio
de MgSO4 hasta 546 días
138
1
10
4
100
1000
10
Diámetro de Poro (nm)
5
10
6
10
Figura 4.126 Volumen de intrusión acumulado
del hormigón sumergido en medio de MgSO4
hasta 546 días
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
4.3.3.2 El análisis térmico diferencial (ATD)
El análisis térmico diferencial, llevado a cabo para el estudio de durabilidad de los
hormigones investigados a las diferentes edades de ensayo, y en los cuatro medios
de exposición (agua saturada con hidróxido de cálcico, disolución de agua saturada
con cloruro sódico, disolución de agua saturada con sulfato sódico y disolución de
agua saturada con sulfato magnésico), se presentan en las Figuras 4.127 – 4.131.
En estas Figuras se muestran los picos característicos de los principales productos
de hidratación y la formación de nuevos compuestos como la sal de Friedel, el yeso
o la brucita en los hormigones estudiados en los distintos medios agresivos
estudiados.
Agua saturada con Ca(OH)2
-300
-100
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + 182 días- Ca(OH)2
CPRS + 364 días- Ca(OH)2
CPRS + 546 días- Ca(OH)2
-700
CPRS + HS + 182 días- Ca(OH)2
CPRS + HS + 364 días- Ca(OH)2
CPRS + HS + 546 días- Ca(OH)2
-700
-800
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
100
200
300
400
Temperatura (ºC)
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
a) CPRS sumergido en agua saturada con
b) CPRS + HS sumergido en agua saturada
Ca(OH)2
con Ca(OH)2
Sílice
573 ºC
CaCO3 780 - 850 ºC
-100
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
Yeso 154 ºC
-300
0
C-S-H 107 ºC
-200
100
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
0
-100
200
CaCO3 780 - 850 ºC
100
Sílice
573 ºC
200
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
ATD (µV)
CaCO3 780 - 850 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
0
C-S-H 107 ºC
ATD (µV)
-200
100
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
0
-100
200
CaCO3 780 - 810 ºC
100
Sílice
573 ºC
200
Sílice
573 ºC
300
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
-600
CPRS + CV + 182 días- Ca(OH)2
CPRS + CV + 364 días- Ca(OH)2
CPRS + CV + 546 días- Ca(OH)2
-700
EHA + 182 días- Ca(OH)2
EHA + 364 días- Ca(OH)2
EHA + 546 días- Ca(OH)2
-700
-800
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
100
200
300
Temperatura (ºC)
c) CPRS + CV sumergido en agua saturada
con Ca(OH)2
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
d) EHA sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2
Figura 4.127 Análisis térmico diferencial para los hormigones sumergidos en agua saturada con
hidróxido cálcico
139
Capítulo 4. Resultados experimentales
Cloruro sódico
-200
-300
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + 182 días- NaCl
CPRS + 364 días- NaCl
CPRS + 546 días- NaCl
-700
CPRS + HS + 182 días- NaCl
CPRS + HS + 364 días- NaCl
CPRS + HS + 546 días- NaCl
-700
-800
-800
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
100
200
300
400
Temperatura (ºC)
a) CPRS sumergido en cloruro sódico
-300
100
0
C-S-H 107 ºC
-200
700
-100
-400
-200
-300
Yeso 150 ºC
-100
200
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
0
Sal de Friedel 338 ºC
CaCO3 780 - 800 ºC
100
Sílice
573 ºC
200
600
800
900
1000
b) CPRS + HS sumergido en cloruro sódico
300
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
500
Temperatura (ºC)
CaCO3 780 - 800 ºC
200
Sílice
573 ºC
100
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
0
ATD (µV)
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
0
-100
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
ATD (µV)
-100
100
CaCO3 780 - 800 ºC
0
200
C-S-H 107 ºC
100
300
CaCO3 780 - 800 ºC
200
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + CV + 182 días- NaCl
CPRS + CV + 364 días- NaCl
CPRS + CV + 546 días- NaCl
-700
EHA + 182 días- NaCl
EHA + 364 días- NaCl
EHA + 546 días- NaCl
-700
-800
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
100
200
300
Temperatura (ºC)
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
c) CPRS + CV sumergido en cloruro sódico
d) EHA sumergido en cloruro sódico
Figura 4.128 Análisis térmico diferencial para los hormigones sumergidos en cloruro sódico
Sulfato sódico
300
-300
-400
-200
-300
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
CaCO3 800 - 810 ºC
0
-100
Etringita 137 ºC
-200
100
C-S-H 100 - 108 ºC
ATD (µV)
-100
200
ATD (µV)
0
CaCO3 780 - 800 ºC
C-S-H 100 - 108 ºC
Etringita 137 ºC
100
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
200
-400
-500
-500
-600
CPRS-182 días-Na2SO4
CPRS-364 días-Na2SO4
CPRS-546 días-Na2SO4
-700
-800
-600
CPRS + HS -182 días-Na2SO4
CPRS + HS -364 días-Na2SO4
CPRS + HS -546 días-Na2SO4
-700
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Temperatura (ºC)
a) CPRS sumergido en sulfato sódico
140
1000
0
100
200
300
400
500
600
Temperatura (ºC)
700
800
900
b) CPRS + HS sumergido en sulfato sódico
1000
-200
-300
0
-100
-200
-300
-400
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
Yeso 140 - 150 ºC
ATD (µV)
-100
100
C-S-H 100 - 108 ºC
0
200
ATD (µV)
C-S-H 100 - 108 ºC
Etringita 137 ºC
100
300
CaCO3 800 - 810 ºC
200
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
300
CaCO3 800 - 810 ºC
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + CV -182 días-Na2SO4
CPRS + CV -364 días-Na2SO4
CPRS + CV -546 días-Na2SO4
-700
EHA -182 días-Na2SO4
EHA -364 días-Na2SO4
EHA -546 días-Na2SO4
-700
-800
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
Temperatura (ºC)
c) CPRS + CV sumergido en sulfato
100
200
300
400
500
600
Temperatura (ºC)
700
800
900
1000
d) EHA sumergido en sulfato sódico
sódico
Figura 4.129 Análisis térmico diferencial para los hormigones sumergidos en sulfato sódico
Sulfato magnésico
-200
-300
0
-100
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
Sílice
573 ºC
-600
CPRS-182 días-MgSO4
CPRS-364 días-MgSO4
CPRS-546 días-MgSO4
-700
CPRS + HS +182 días-MgSO4 - INT
CPRS + HS +364 días-MgSO4 - INT
CPRS + HS +546 días-MgSO4 - INT
-700
-800
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0
Temperatura (ºC)
CaCO3 780 - 800 ºC
100
ATD (µV)
-100
200
C-S-H 105 - 108 ºC
C-S-H 105 - 108 ºC
0
CaCO3 780 - 800 ºC
100
ATD (µV)
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 450 ºC
200
Ca(OH)2
440 - 445 ºC
300
300
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
a) CPRS sumergido en sulfato magnésico
b) CPRS + HS sumergido en sulfato
magnésico
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + CV +182 días-MgSO4 - INT
CPRS + CV +364 días-MgSO4 - INT
CPRS + CV + 546 días-MgSO4 - INT
-700
-800
CaCO3 780 - 800 ºC
Sílice
573 ºC
CaCO3 780 - 800 ºC
0
-100
Yeso 140 ºC
-300
100
C-S-H 107 ºC
-200
200
ATD (µV)
ATD (µV)
-100
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
C-S-H 107 ºC
0
Etringita 140 ºC
100
Ca(OH)2
440 - 445 ºC
300
200
440 - 445 ºC
300
EHA + 182 días-MgSO4 - INT
EHA + 364 días-MgSO4 - INT
EHA + 546 días-MgSO4 - INT
-700
-800
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
c) CPRS + CV sumergido en sulfato
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
d) EHA sumergido en sulfato magnésico
magnésico
Figura 4.130 Análisis térmico diferencial de la parte interior de los hormigones sumergidos en
sulfato magnésico
141
-300
-400
-500
-600
CPRS-182 días-MgSO4
CPRS-364 días-MgSO4
CPRS-546 días-MgSO4
-700
-800
0
100
Mg(OH)2
360 ºC
C-S-H 100 ºC
Yeso 160 ºC
CaCO3 780 - 800 ºC
ATD (µV)
-200
400
300
200
100
0
-100
-200
-300
-400
-500
-600
-700
-800
-900
-1000
-1100
-1200
-1300
-1400
-1500
ATD (µV)
0
-100
Yeso 140 - 150 ºC
C-S-H 105 - 108 ºC
100
CaCO3 780 - 800 ºC
Mg(OH)2
370 - 385 ºC
Ca(OH)2
200
440 - 450 ºC
300
Sílice
573 ºC
Capítulo 4. Resultados experimentales
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
CPRS + HS + 182 días-MgSO4-EX
CPRS + HS + 364 días-MgSO4-EX
CPRS + HS + 546 días-MgSO4-EX
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
a) CPRS sumergido en sulfato magnésico
b) CPRS + HS sumergido en sulfato
440 - 450 ºC
CaCO3 780 - 800 ºC
0
C-S-H 107 ºC
Etringita 110 ºC
Yeso 140 ºC
-300
100
-100
ATD (µV)
C-S-H 107 ºC
ATD (µV)
-200
Yeso 140 ºC
0
-100
200
CaCO3 780 - 800 ºC
100
Sílice
573 ºC
Ca(OH)2
440 - 445 ºC
200
Mg(OH)2 412 ºC
Ca(OH)2
300
300
Sílice 573 ºC
magnésico
-200
-300
-400
-400
-500
-500
-600
-600
CPRS + CV +182 días-MgSO4 - EX
CPRS + CV +364 días-MgSO4 - EX
CPRS + CV +546 días-MgSO4 - EX
-700
-800
EHA + 182 días-MgSO4 - EX
EHA + 364 días-MgSO4 - EX
EHA + 546 días-MgSO4 - EX
-700
-800
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Temperatura (ºC)
Temperatura (ºC)
c) CPRS + CV sumergido en sulfato
d) EHA sumergido en sulfato magnésico
magnésico
Figura 4.131 Análisis térmico diferencial de la parte exterior de los hormigones sumergidos en
sulfato magnésico
4.3.3.3 Difracción de Rayos X
El análisis de la difracción de Rayos X, llevado a cabo para el estudio de durabilidad
de los hormigones investigados a las diferentes edades de ensayo, en los cuatro
medios exposición (agua saturada con hidróxido de cálcico, disolución de cloruro
sódico, disolución de sulfato sódico y disolución de sulfato magnésico), se
presentan en las Figuras 4.132 – 4.150. En estas Figuras se muestran los picos
característicos de los principales productos de hidratación y la formación de
nuevos compuestos como la sal de Friedel, el yeso o la brucita en los hormigones
estudiados en los medios agresivos.
142
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
P+C
P+C
C
S
C
S
C
S
C
S
S+C
a ) C P R S - 1 8 2 d ia s - C a ( O H ) 2
E
P
E
E
E
E+C
P+E
S
S
S
C
P
E
S
Agua saturada con Ca(OH)2
b ) C P R S - 3 6 4 d ia s - C a ( O H ) 2
c ) C P R S - 5 4 6 d ia s - C a ( O H ) 2
5
10
15
20
25
30
A n g u lo ( 2 θ )
35
40
45
50
55
60
Figura 4.132 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS en el medio de agua saturada con
Ca(OH)2 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice
S
C
S
2
P+C
P+C
C
C
S
C
S
S
S
S+C
E
S
C
P
E
S
P+E
E
E+C
P
E
CPRS + HS - 182 dias - Ca(OH)2
CPRS + HS - 364 dias - Ca(OH)2
CPRS + HS - 546 dias - Ca(OH)2
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.133 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + HS en el medio de agua saturada con
Ca(OH)2 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice
143
S
P+C
S
P+C
C
C
S
S
a) CPRS + CV - 182 dias - Ca(OH)2
S
C
S+C
E
C
S
C
P+E
E
E
P
E
E
E+C
S
P
S
Capítulo 4. Resultados experimentales
b) CPRS + CV - 364 dias - Ca(OH)2
c) CPRS + CV - 546 dias - Ca(OH)2
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
S+C
S
S
S
P+C
C
S
E
E
a) EHA - 182 dias - Ca(OH)2
S
P+C
C
C
C
S
P+E
E+C
S+Y
Y
E
P
S
C
Figura 4.134 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + CV en el medio de agua saturada con
Ca(OH)2 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice
b) EHA - 364 dias - Ca(OH)2
c) EHA - 546 dias - Ca(OH)2
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.135 Difractograma de Rayos X del hormigón EHA en el medio agua de saturada con
Ca(OH)2 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice
144
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
P+C
C
C
S
S
S
C
S
C
E
P
E
E
E+C
E
S+C
S
P+E
S
E
a) CPRS - 182 dias - NaCl
P+C
C
S
P
S
Cloruro sódico
b) CPRS - 364 dias - NaCl
c) CPRS - 546 dias - NaCl
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
S
S
CPRS + HS - 182 dias - NaCl
P+C
S
P+C
C
C
S
C
S
C
S
E
P+E
S+C
C
S
E
E
E+C
E
P
E
S
Figura 4.136 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS en el medio de NaCl a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice
CPRS + HS - 364 dias - NaCl
CPRS + HS - 546 dias - NaCl
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.137 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + HS en el medio de NaCl a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice
145
S
S+C
P+C
C
C
C
S
S
SF
S
S
P+C
P + E + SF
C
S
E
P
E
E
a) CPRS + CV - 182 dias - NaCl
E
S
E
SF
E + C + SF
P
S
C
Capítulo 4. Resultados experimentales
b)CPRS + CV - 364 dias - NaCl
c) CPRS + CV - 546 dias - NaCl
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
a) EHA - 182 dias - NaCl
S
S
P+C
S
P+C
C
C
S
S
C
S
S + C + SF
C
P + E + SF
C
SF
E
SF
SF
E
P
S
S
E
Figura 4.138 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + CV en el medio de NaCl a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice; SF Sal de friedel
b) EHA - 364 dias - NaCl
c) EHA - 546 dias - NaCl
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.139 Difractograma de Rayos X del hormigón EHA en el medio de NaCl a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice; SF Sal de friedel.
146
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
S
S
P+C
P+C
S
S
S
C
C
S
a) CPRS - 182 dias - Na2SO4
C
C
E
E
E
E+C
E
S+C
S
P
P+E
C
S
E
Sulfato sódico
b) CPRS - 364 dias - Na2SO4
c) CPRS - 546 dias - Na2SO4
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
C
S+C
S
S
E
Figura 4.140 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS en el medio de Na2SO4 a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice
P+C
S
P+C
C
C
C
S
S
E
P+E
S
E
E
E
P
E+C
C
S
S
a) CPRS + HS - 182 dias - Na2SO4
b) CPRS + HS - 364 dias - Na2SO4
c) CPRS + HS - 546 dias - Na2SO4
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.141 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + HS en el medio de Na2SO4 a
diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C
Calcita; S Sílice.
147
S
S
S
P+C
a) CPRS + CV - 182 dias - Na2SO4
S
C
C
P
C
C
+C
S
S+C
S
E
E
E
E+C
E
P+E
P
E
S
S
C
Capítulo 4. Resultados experimentales
b) CPRS + CV - 364 dias - Na2SO4
c) CPRS + CV - 546 dias - Na2SO4
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Angulo (2θ)
S
+C
P
C
C
a) EHA - 182 dias - Na2SO4
S
S
S
P+C
C+Y
S
S+C
E
E
E
C+Y
S+Y
P+E
Y
S+Y
E+C
P
Y
E
E
S
C
Figura 4.142 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS + CV en el medio de Na2SO4 a
diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C
Calcita; S Sílice
b) EHA - 364 dias - Na2SO4
c) EHA - 546 dias - Na2SO4
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.143 Difractograma de Rayos X del hormigón EHA en el medio de Na2SO4 a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice
148
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
a) CPRS - 182 dias - MgSO4
S
S
P+C
P+C
C
C
S
S
S
C
S+C
P+E
C
S
Y
E+Y
Y
E
E
E+C
Y
E
P
C
S+Y
S
E
Sulfato magnésico
b) CPRS - 364 dias - MgSO4
5
10
15
B
B
c) CPRS - 546 dias - MgSO4
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
S+C
E
S+Y
S
C
Figura 4.144 Difractograma de Rayos X del hormigón CPRS en el medio de MgSO4 a diferentes
tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P Portlandita; C Calcita; S
Sílice
S
S
P+C
C
C
S
P+C
E
S
S
C
C
S
Y
E+Y
Y
P+E
E+C
E
P
E
Y
CPRS + HS - 182 dias - MgSO4IN
CPRS + HS - 364 dias - MgSO4IN
CPRS + HS - 546 dias - MgSO4IN
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.145 Difractograma de Rayos X de la parte interior del hormigón CPRS + HS en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
149
Y
Y
S
Y
Y
S+Y
Capítulo 4. Resultados experimentales
Y
C
S+Y
Y
Y
S+Y
Y
S
S+C
Y
Y
C
C+Y
S+Y
Y
a) CPRS + HS - 182 dias - MgSO4EX
b) CPRS + HS - 364 dias - MgSO4EX
c) CPRS + HS - 546 dias - MgSO4EX
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
S
P+C
P+C
C
C
S
S
S
S
C
S
S+C
a) CPRS + CV - 182 dias - MgSO4IN
C
E
Y
E+Y
E+C
E
E
P+E
S+Y
P
Y
E
C
S
Figura 4.146 Difractograma de Rayos X de la parte exterior del hormigón CPRS + HS en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
b) CPRS + CV - 364 dias - MgSO4IN
c) CPRS + CV - 546 dias - MgSO4IN
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.147 Difractograma de Rayos X de la parte interior del hormigón CPRS + CV en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
150
C
S
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
S
S
S
C
P+C
C
C
P+C
S
S+C
S
C
Y
E+Y
Y
P+E
E
E
S+Y
P
E
Y
E
E+C
S
a) CPRS + CV - 182 dias - MgSO4EX
b) CPRS + CV - 182 dias - MgSO4EX
c) CPRS + CV - 182 dias - MgSO4EX
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
P+C
S
C
P+C
C
C
C
S+C
a) EHA - 182 dias - MgSO4IN
S
S
S
S
E
E
Y
P+E
E+C
P
Y
E
S
S+Y
S
C
Figura 4.148 Difractograma de Rayos X de la parte exterior del hormigón CPRS + CV en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
b) EHA - 364 dias - MgSO4IN
c) EHA - 546 dias - MgSO4IN
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.149 Difractograma de Rayos X de la parte interior del hormigón EHA en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso
151
C
S+C
P+C
P+C
C
C
S
C
P+E
a) EHA - 182 dias - MgSO4 EX
S
S
S
S
Y
E
E
Y
E+Y
E+C
P
E
E
Y
S
S+Y
S
C
Capítulo 4. Resultados experimentales
b) EHA - 364 dias - MgSO4 EX
c) EHA - 546 dias - MgSO4 EX
5
10
15
20
25
30
Angulo (2θ)
35
40
45
50
55
60
Figura 4.150 Difractograma de Rayos X de la parte exterior del hormigón EHA en el medio de
MgSO4 a diferentes tiempos de exposición: a) 182 días b) 364 días c) 546 días: E Ettringita; P
Portlandita; C Calcita; S Sílice; Y Yeso.
152
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
5
CAPÍTULO 5
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
EXPERIMENTALES
En este capítulo se exponen el análisis de los resultados experimentales obtenidos
del capítulo anterior en esta tesis.
En el apartado 5.1 se examinan los resultados correspondientes a los ensayos para
determinar las propiedades del hormigón en estado fresco mediante las medidas
del asiento del cono de Abrams y la del aire ocluido.
El apartado 5.2 reúne el análisis de los resultados correspondientes a las
propiedades de los hormigones estudiados antes de la exposición en los medios
agresivos.
El apartado 5.3 reúne el análisis de los resultados correspondientes a las
propiedades de los hormigones estudiados después de la exposición en los medios
agresivos.
153
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
5.1 PROPIEDADES DEL HORMIGÓN EN ESTADO FRESCO
Los valores de la consistencia en la Tabla 4.1 son indicativos de la trabajabilidad de
la mezcla. Debido a la baja relación agua/material cementicio, y especialmente en
el caso de sustitución de parte del cemento por adiciones, las mezclas salían muy
secas, por lo que en distintas pruebas de laboratorio se aportó un aditivo
superfluidificante hasta ajustar las dosificaciones con una adecuada trabajabilidad.
La reducción de trabajabilidad por aportación de adiciones fue más pronunciada
en la amasada de CPRS + HS que en el resto, por lo que hubo que incorporar en
este caso mayor cantidad de superplastificante. Esto se debe a la mayor superficie
específica de las partículas de humo de sílice, respecto a la de las cenizas volantes o
a las mismas partículas de cemento.
5.2 ANÁLISIS
DE
LOS
RESULTADOS:
CARACTERÍSTICAS
DEL
HORMIGÓN ENDURECIDO ANTES DE LA EXPOSICIÓN EN LOS
MEDIOS AGRESIVOS
En este apartado se presentan el análisis de los resultados expuestos en la sección
4.2 del capítulo anterior. En la sección 5.2.1 se presentan el análisis de los
resultados obtenidos de los ensayos realizados para determinar la capacidad de
transporte del agua y el gas. En la sección 5.2.2 se presentan el análisis de los
resultados obtenidos de los ensayos realizados para caracterizar las propiedades
mecánicas del hormigón: resistencia a compresión, resistencia a tracción indirecta
y módulo elástico a compresión. En la sección 5.2.3 se presentan el análisis de los
resultados
obtenidos
de
las
pruebas
realizadas
para
caracterizar
la
microestructura del material: porosimetría por intrusión de mercurio, análisis
térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales) y la difracción de rayos x.
5.2.1 Análisis de los resultados: mecanismos de transporte
5.2.1.1 Penetración de agua bajo presión
Al estudiar la penetración de agua y su evolución a través del tiempo mediante el
ensayo de penetración de agua bajo presión en el hormigón de referencia (CPRS),
se observó una tendencia en la que los hormigones fabricados con adiciones de
154
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
humo de sílice y escoria de alto horno (CPRS + HS y EHA) ofrecen una mayor
resistencia a la penetración del agua que los hormigones (CPRS y CPRS + CV)
(Figura 4.1).
Los hormigones estudiados se agrupan en su respuesta a la penetración de agua
bajo presión del mismo modo que lo hacen para la resistencia a compresión.
5.2.1.2 Permeabilidad al gas
Al estudiar los valores del coeficiente de permeabilidad al oxigeno a edad de 91
días, se observa que su valor en el hormigón fabricado con humo de sílice (CPRS +
HS) está en el rango de 0,69 x 10-18 m2 (en la parte inferior) a 0,77 x 10-18 m2 (en la
parte central). Por otro lado, en el hormigón fabricado con cenizas volantes (CPRS
+ CV), se observa que los valores del mismo están en el rango de 5,48 x 10-18 m2
(en la parte inferior) a 9,32 x 10-18 m2 (en la parte central) (Figura 4.2). En todos
los tipos de hormigones estudiados, se observa que el coeficiente de permeabilidad
al oxigeno es mayor en la parte central de la probeta y menor en la parte inferior
de la misma. Esto indica que los poros no están distribuidos uniformemente dentro
del hormigón. En este sentido juega un papel importante la compactación del
hormigón, mayor en la parte inferior de las probetas.
En general los resultados de este ensayo siguen una tendencia parecida a los de
penetración de agua bajo presión, siendo el hormigón con adición de humo de
sílice el que dio el menor coeficiente de permeabilidad a gases (Figura 4.3).
5.2.2 Análisis de los resultados: las propiedades mecánicas del hormigón
5.2.2.1 Resistencia a compresión
Al comparar los resultados de resistencia a compresión en el hormigón de
referencia (CPRS) con los hormigones dosificados con adiciones (CPRS + HS, CPRS
+ CV y EHA), se puede apreciar claramente que la evolución de la resistencia varía
según el tipo de cemento (Figura 4.4).
Al estudiar la resistencia a compresión y su evolución a través del tiempo en los
hormigones analizados, a lo largo de los 7 primeros días se observó en la mezcla
155
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
con humo de sílice un desarrollo de resistencia a compresión sensiblemente mayor
que en el resto de amasadas. Esto indica que el humo de sílice mejora la resistencia
a compresión a edades tempranas, dato que está en consonancia con las
propiedades que universalmente se le atribuyen a esta adición. Esta mejora
además se mantiene a los 28 días ya que sigue siendo mayor la resistencia de la
mezcla con humo de sílice, seguida por el hormigón con escoria de alto horno. La
explicación radica en la actividad puzolánica de estas adiciones.
En la mezcla de cenizas volantes se observa un desarrollo resistencias más lento
que en cualquier otra, debido a que en el caso de las cenizas volantes la actividad
puzolánica es lenta. Es importante señalar que un período de 28 días puede que no
sea suficiente para el desarrollo de la máxima resistencia para mezclas con
adiciones minerales, en comparación con el cemento de control (I 42,5 R/SR),
especialmente en el caso de las cenizas volantes.
5.2.2.2 Resistencia a tracción indirecta
Al comparar los hormigones por el tipo de cemento, se observó que en el hormigón
CPRS (hormigón de referencia) supera las resistencias a tracción indirecta del
resto de los demás hormigones a los 28 días. Aunque es importante destacar que la
diferencia entre los distintos tipos es poco significativa (Figura 4.5).
En general los hormigones presentaron unos resultados muy semejantes entre sus
resistencias a tracción, no siendo reseñable ninguna consideración adicional.
5.2.2.3 Módulo de elasticidad a compresión
Los módulos de elasticidad secantes al 40% de la carga de rotura a compresión de
los hormigones estudiados presentan una relación directa con sus resistencias a
compresión (Figura 4.6).
Se puede concluir que las adiciones minerales no introducen cambios significativos
en el comportamiento elástico del hormigón con ellas fabricados y que el alto valor
del módulo obtenido es debido a la resistencia y al peso propio del hormigón.
156
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
5.2.3 Análisis de los resultados: propiedades microestructurales del
hormigón
5.2.3.1 Porosimetría por intrusión de mercurio
Al estudiar los resultados obtenidos de este ensayo se puede apreciar claramente
como en todos los hormigones, al aumentar el tiempo de hidratación, disminuye la
porosidad total, a la vez que la distribución porosa se desplaza hacia valores
inferiores de diámetro del poro medio.
La porosidad total a los 28 días en la dosificación que contenía cenizas volantes
(CPRS + CV) es sensiblemente superior que en todas las demás amasadas. Esto se
debe al retraso en la reacción puzolánica que va cerrando los poros con el tiempo.
En la amasada con adición de humo de sílice (CPRS + HS) se observa la menor
porosidad total, junto con el menor diámetro de poro en todas las edades.
La distribución de tamaño de poro en los hormigones cambia con el tipo y el
contenido de cemento, relación agua/cemento, tipo de aditivos y adiciones, así
como con la compactación del hormigón. En casi todas las mezclas (CPRS + HS,
CPRS y EAH), la gran mayoría de los poros están concentrados en un estrecho
intervalo de diámetros comprendidos entre 6 y 50 nm, 7 y 95 nm, y 6 y 95 nm
respectivamente, mientras que en la mezcla de CPRS + CV el intervalo de diámetros
se incrementa, dando lugar a una distribución de poros más amplia, comprendida
entre 11 y 120 nm (Figuras 4.7 y 4.8). Con la utilización del humo de sílice decrece
el volumen de intrusión de mercurio según se puede observar en las Figuras 4.9 y
4.10. Este dato está en concordancia con los resultados de menor permeabilidad
tanto al agua como a gases que se han obtenido con la mezcla compuesta por humo
de sílice. El caso del hormigón confeccionado con cemento con escorias de alto
horno se obtuvo la mayor reducción del volumen de intrusión de mercurio a los
tres meses de edad, dato que también concuerda con los resultados obtenidos en
los ensayos de permeabilidad.
En la Figura A1.1 y la Tabla A1.1 se puede observar que el volumen de los poros
capilares decrece con el tiempo a la edad de 91 días en todos los hormigones
mezclados con adiciones minerales, mientras que en la mezcla CPRS en el ensayo
157
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
de porosimetría se obtuvo un aumento de dicho volumen con el tiempo. Esto
muestra que la actividad puzolánica de las adiciones minerales cambia la
estructura porosa del hormigón hacia tamaños de poros más pequeños.
5.2.3.2 Análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales)
En los resultados obtenidos del ensayo de Análisis Térmico Diferencial (ATD) para
todos los hormigones, se observa que el contenido de Ca(OH)2 en el hormigón
CPRS es mayor que en todos los demás hormigones. El resto de dosificaciones
contienen escoria y adiciones minerales (EHA, CPRS + HS y CPRS + CV) y muestran
un menor contenido en Ca(OH)2, lo cual indica un consumo de portlandita debido a
la reacción puzolánica de las adiciones (Figura 4.13). Entre ellas, los resultados
indican que la presencia de la reacción puzolánica en el hormigón CPRS + HS es
más intensa que en el resto de los hormigones, lo que es coherente con las
conclusiones de otros investigadores (Bentz D P, 1994; Abdelkader M S, 2010). El
contenido más bajo de Ca(OH)2 en todos los tiempos de hidratación para el
cemento de escoria y las adiciones puzolánicas fue encontrado previamente por
distintos investigadores (Lea F M, 1974), basado en TG/ATD, para pastas de
cemento. Los resultados obtenidos son coherentes con el alto nivel del SiO2 del
cemento I 42,5 R/SR y la velocidad de consumo del Ca(OH)2 con la sílice en forma
de C3S .
En la Figura 4.12 del capítulo anterior, se observa que el contenido de silicatos
cálcicos hidratados (C-S-H) en todas las mezclas aumenta con el tiempo. Los
valores altos de C-S-H en el caso del hormigón CPRS + CV se debe a la reacción
puzolánica que se consume la portlandita y genera gel C-S-H de acuerdo con otros
investigadores (Lorenzo García M P, 1993).
Al comparar los resultados del Ca(OH)2 en el hormigón CPRS + CV, se observa que
es compatible con el aumento del contenido de C-S-H debido a la cinética de la
reacción de hidratación.
158
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
5.2.3.3 Difracción de Rayos X
Los difractogramas de rayos X de las muestras obtenidas a edad de 91 días a la
cámara de curado se recogen en la Figura 4.14, correspondientes a los hormigones
CPRS, CPRS + HS, CPRS + CV y EHA. En esta figura se representan los datos
obtenidos de los hormigones anteriormente mencionados.
Al comparar los resultados de los difractogramas de la difracción de rayos x del
hormigón de referencia (CPRS) con los correspondientes a los hormigones con
adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA), aparece claramente que los picos
característicos de los principales productos de hidratación varían según el tipo de
cemento.
En esta figura se detectaron los picos característicos de los principales productos
de hidratación. Los picos más destacados de los difractogramas corresponden a la
ettringita, ubicados en los valores 2θ = 9,098 y 15,797. El segundo pico más alto
corresponde a la portlandita ubicado a un valor de 2θ = 18,104 y 34,118.
Como se puede apreciar por la intensidad de los picos que corresponden a la
portlandita (P) (ficha 40733), es evidente la buena cristalinidad de esta fase
hidratada. En el hormigón CPRS se observa que los picos de la portlandita son
mucho más intensos que los de los hormigones con adiciones minerales debido a la
rápida hidratación del C3S.
En todos los hormigones estudiados se observa la presencia de la calcita (C) (ficha
50586). La presencia de calcita implica una carbonatación, principalmente, de la
cal libre de los materiales de partida y del árido calizo en todos los hormigones.
El denominado “gel CSH”, principal producto de hidratación de la fase alítica y
belítica, no se detecta por esta técnica, dado su pequeño tamaño de partícula y su
falta de cristalinidad.
159
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
5.3 CARACTERÍSTICAS DEL HORMIGÓN ENDURECIDO DESPUÉS DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS AGRESIVOS
Este apartado reúne el análisis de los resultados correspondientes a las
propiedades de los hormigones estudiados después de la exposición en los medios
agresivos. La sección 5.3.1 presenta el análisis de los resultados de los ensayos
realizados para determinar la capacidad de transporte del agua, el gas y de los
iones de cloruro, sulfato y magnesio. La sección 5.3.2 presenta el análisis de los
resultados relativos a las propiedades mecánicas del hormigón: resistencia a
compresión, resistencia a tracción indirecta y módulo elástico a compresión en los
medios empleados de agua saturada con hidróxido de calcio, cloruro sódico,
sulfato sódico y sulfato magnésico. La sección 5.3.3 presenta el análisis de los
resultados de las pruebas realizadas para caracterizar la microestructura del
material en los medios empleados: porosimetría por intrusión de mercurio,
análisis térmicos (termogravimétricos y térmico diferenciales) y la difracción de
rayos x.
5.3.1 Análisis de los resultados: mecanismos de transporte
5.3.1.1 Penetración de agua bajo presión
En este apartado se analizan los resultados obtenidos del ensayo de penetración de
agua bajo presión respecto a la escala de tiempo de exposición en los diferentes
medios.
La Instrucción EHE, en su artículo 37.3.2., establece que un hormigón se considera
suficientemente impermeable al agua si los resultados del ensayo de penetración
de agua cumplen simultáneamente que:
• La profundidad máxima de penetración de agua es menor o igual que 50 mm.
• La profundidad media de penetración de agua es menor o igual que 30 mm.
Los resultados obtenidos de este ensayo (Figuras 4.15 – 4.22) indican que todos
los hormigones estudiados en todos los medios agresivos a todos los tiempos de
160
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
exposición cumplen las condiciones exigidas por la EHE para obtener una
adecuada impermeabilidad al agua.
En general, se observa en cada uno de los hormigones una gran diferencia de
resultados de la penetración de agua bajo presión en las probetas analizadas a
edad de 364 días que el resto de los tiempos de exposición. Este comportamiento
diferenciado de las probetas analizadas después de 12 meses de exposición puede
deberse a la falta de compactación durante el proceso de la fabricación de los
hormigones.
Se observa que los datos obtenidos de este ensayo no muestran una correlación
clara con los obtenidos de los demás ensayos (resistencias mecánicas,
permeabilidad al oxigeno, Porosimetría por intrusión de mercurio… etc.), sobre
todo desde el punto de vista de que no ofrecen valores que discriminen entre los
distintos hormigones para describir claramente su comportamiento frente al
ataque por los distintos medios agresivos. De esta forma se puede decir que este
ensayo no se considera adecuado para definir en detalle la impermeabilidad de los
hormigones estudiados.
5.3.1.2 Permeabilidad al gas
La durabilidad del hormigón está relacionada con su permeabilidad. Uno de los
objetivos de este trabajo fue estudiar la posibilidad de inferir la velocidad a la que
los agentes agresivos pueden penetrar en el hormigón y atacar la armadura, a
través de técnicas de ensayo de permeabilidad convencionales, como en el caso
que nos ocupa en este apartado en concreto, la de permeabilidad al gas. Los
resultados obtenidos de los hormigones estudiados en los medios de exposición se
analizan en las siguientes secciones.
Agua saturada con hidróxido cálcico
A la vista de los resultados del coeficiente de permeabilidad al gas presentados en
las Figuras 4.23 – 4.24 se observa que los valores del coeficiente de permeabilidad
al gas, tanto de la loncha superior como de la inferior de las probetas sumergidas
161
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
en el medio de referencia (agua saturada con hidróxido cálcico), disminuyen a
través del tiempo.
En la Figura A2.2 se muestran los valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al gas de los hormigones investigados, respecto al hormigón de
referencia (CPRS), y su evolución a través del tiempo en el medio de referencia. En
esta figura se observa que los hormigones CPRS + CV y EHA presentaron un
incremento del 15 % y el 10 % respectivamente, en relación al hormigón de
referencia (CPRS), mientras que el hormigón CPRS + HS presentó un coeficiente de
permeabilidad un 1 % más bajo a la edad de 182 días. Después de 364 y 546 días
de estar sumergidos en hidróxido cálcico se detectó que el coeficiente de
permeabilidad iba hacía valores más bajos en todos los hormigones mezclados con
adiciones, en comparación con el resultado obtenido para el hormigón de
referencia.
En general, del análisis de resultados se puede decir que los hormigones fabricados
con adiciones minerales presentaron valores del coeficiente de permeabilidad
mejor que los del hormigón de referencia debido a la reacción puzolánica que
mejoró la microestructura de los hormigones.
Cloruro sódico
Las Figuras 4.25 – 4.26 presentan los resultados del coeficiente de permeabilidad
de las lonchas superior e inferior de los hormigones sumergidos en el medio
agresivo con agua saturada de NaCl. A la vista de estas figuras se observa que el
coeficiente de permeabilidad de las dos lonchas similares aumenta con el tiempo,
esto se debe al cambio de la microestructura del hormigón que produce este
medio.
En las Figuras A2.3 y A2.5 se muestran los valores relativos obtenidos del
coeficiente de permeabilidad de todos los tipos de hormigones investigados
sometidos a la acción de iones cloruro, respecto a los mismos en el medio de
referencia a las edades de 182, 364 y 546 días de exposición.
162
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Después de 182 y 364 días de exposición el coeficiente de permeabilidad de los
hormigones mezclados con adiciones minerales siembre fue más bajo en este
medio que los del medio de referencia, mientras que el hormigón CPRS presenta al
cabo de 12 meses valores 3 veces más altos que el mismo en el medio de
referencia. A la edad de 546 días se observa que todos los hormigones siguen el
mismo comportamiento que a las edades anteriores, salvo el hormigón CPRS + CV
que cambió de tendencia en este tiempo de exposición y presentó un valor 3 veces
más alto que el mismo en el medio de referencia.
En la Figura A2.6 se muestran los valores relativos del coeficiente de
permeabilidad de los hormigones investigados, respecto al hormigón de referencia
(CPRS), después de ser expuestos al medio agresivo con NaCl y su evolución a
través del tiempo. Al estudiar los resultados del coeficiente de permeabilidad en
este medio se observa que todos los hormigones mezclados con adiciones
presentaron un comportamiento sensiblemente mejor que el hormigón de
referencia (CPRS) a todos los tiempos de exposición.
A partir del análisis de estos resultados obtenidos del ensayo de permeabilidad a
gases para hormigones sumergidos en el medio agresivo con cloruros se puede
decir que las adiciones minerales mejoraron la microestructura del hormigón en
este medio, haciéndolos más impermeables.
Sulfato sódico
En las Figuras 4.27 – 4.28 se puede observar claramente que hay una gran
diferencia entre los valores del coeficiente de permeabilidad de la loncha superior
e inferior de la probeta, achacable a la diferencia de compactación. También se
observa que el hormigón EHA presentó siempre el mejor comportamiento a lo
largo del tiempo de exposición en el medio agresivo con agua saturada de Na2SO4.
En las Figuras A2.7 – A2.9 se muestran los valores relativos obtenidos para el
coeficiente de permeabilidad de todos los tipos de hormigones investigados
después de permanecer sumergidos en el medio agresivo con Na2SO4 durante 182,
364 y 546 días, respecto a los mismos en el medio de referencia. Se puede decir
que en general, en todas las edades de exposición, el hormigón EHA presentó el
163
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
mejor comportamiento respecto a los valores encontrados en el medio de
referencia, siendo menores salvo a los 18 meses que fue ligeramente superior,
mientras que los demás hormigones presentaron un creciente coeficiente de
permeabilidad a lo largo del tiempo de exposición, siendo siempre mayores que los
coeficientes encontrados en el medio de referencia, salvo para el hormigón
CPRS+CV a 6 meses de exposición.
En la Figura A2.10 se muestran los valores relativos del coeficiente de
permeabilidad de los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo
en el medio agresivo con Na2SO4, respecto al hormigón de referencia (CPRS). Al
estudiar los resultados del coeficiente de permeabilidad en este medio se observa
que el hormigón EHA presentó el mejor coeficiente de permeabilidad tanto en
comparación con los hormigones mezclados con adiciones en el momento de su
fabricación, humo de sílice y cenizas volantes, (salvo el caso de las cenizas volantes
a 182 días de exposición), como en comparación con el hormigón de referencia
(CPRS) a todos los tiempos de exposición.
En general los resultados de este ensayo en el medio agresivo con presencia de
sulfato sódico, indican que el cemento de escoria de alto horno mejora la
microestructura del hormigón frente el ataque químico de los sulfatos y hace el
hormigón más impermeable.
Sulfato magnésico
Al igual que en el caso anteriormente estudiado, en las Figuras 4.29 – 4.30 se puede
observar que hay una gran diferencia entre los valores del coeficiente de
permeabilidad de la loncha superior e inferior de la probeta, que es posible
achacar a diferencias de compactación. También se observa que el hormigón EHA
presenta un mejor comportamiento a lo largo del tiempo de exposición en el medio
agresivo con agua saturada de MgSO4 que los demás hormigones.
En las Figuras A2.11 – A2.13 se muestran los valores relativos obtenidos del
coeficiente de permeabilidad de todos los tipos de hormigones investigados
después de estar sumergidos durante 182, 364 y 546 días de exposición en el
medio agresivo con MgSO4, respecto a los mismos en el medio de referencia a las
164
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
mismas edades. En todos los tiempos de exposición se observa claramente la
agresividad de este medio a través los valores más grandes y crecientes con la
edad de exposición del coeficiente de permeabilidad. Sin embargo, el hormigón
EHA en este caso también es el que presenta el mejor comportamiento respecto al
mismo en el medio de referencia.
En la Figura A2.14 se muestran los valores relativos del coeficiente de
permeabilidad de los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo
en el medio agresivo con MgSO4, respecto al hormigón de referencia (CPRS) en el
mismo medio. Al estudiar los resultados del coeficiente de permeabilidad en este
medio se observa que todos los hormigones presentaron resultados muy similares
a los del hormigón de referencia, algo que no ocurrió en otros medios, por lo que se
puede inferir que todos los hormigones sufren un daño muy grave a lo largo del
tiempo de exposición.
A raíz de los resultados de este ensayo en el medio agresivo con presencia de
MgSO4 se puede decir que todos los hormigones estudiados no presentaron buen
comportamiento debido a la agresividad del ión magnesio. Los hormigones EHA y
CPRS+CV presentaron el menor coeficiente de permeabilidad a lo largo del tiempo,
aunque no se redujo de forma proporcional.
5.3.1.3 Penetración de ión cloruro
En las Figuras 4.31 – 4.37 se muestran los datos experimentales del avance del ión
cloruro en función del tipo de hormigón y del tiempo de exposición al ataque, para
cada profundidad de extracción de las muestras.
A todos los tiempos de exposición se observa que la concentración del ión cloruro
en el hormigón CPRS es mucho más alta que en los demás hormigones, esto se
debe al bajo contenido del C3A en este tipo de cemento, por lo que los cloruros no
se combinan con este compuesto y penetra más rápido (Figuras 4.31 – 4.33). La
concentración de iones cloruros es mucho más baja en los hormigones CPRS + HS y
EHA a todos los tiempos de exposición debido a la actividad puzolánica del humo
de sílice y de la escoria que desconecta la conectividad de los poros.
165
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
A partir los datos experimentales presentados en las Figuras 4.34 – 4.437 se puede
observar que al principio el ataque comienza con una velocidad más o menos
rápida (desde los 182 días hasta los 364 días) para luego mantener un avance más
lento (desde 364 días hasta 546 días) debido a la saturación de los poros.
5.3.1.4 Penetración de ión sulfato
En las Figuras 4.38 – 4.44 se muestran los datos experimentales del avance del ión
sulfato presentes en la solución de Na2SO4 en función del tipo de hormigón y del
tiempo de exposición de ataque, para cada profundidad de extracción de las
muestras.
De la misma manera que el ión Cl-, a todos los tiempos de exposición se observa
que la concentración del ión sulfato en los hormigones CPRS y CPRS + CV es mucho
más alta que en los otros hormigones (Figuras 4.38 – 4.40). En cambio la
concentración de iones sulfato es mucho más baja en los hormigones CPRS + HS y
EHA a todos los tiempos de exposición debido a las reacciones que ocasionan la
incorporación del humo de sílice y la escoria al hormigón, que decrecen la
porosidad capilar y el contenido de portlandita en la pasta de cemento proveyendo
una microestructura extremadamente densa, que aumenta la durabilidad ante el
ataque de sulfatos.
Con base en los datos experimentales presentados en las Figuras 4.41 – 4.44
podemos observar que la velocidad de penetración del ión sulfato es más o menos
lenta, debido a la rápida saturación de los poros del hormigón.
En el caso de los iones sulfato presentes en la solución del MgSO4, las Figuras 4.45
– 4.51 se muestran los datos experimentales del avance del ión sulfato en función
del tipo de hormigón y del tiempo de exposición de ataque, para cada profundidad
de extracción de las muestras.
En las Figuras 4.45 – 4.47 se puede observar que a todos los tiempos de exposición
el avance del ión sulfato en la solución MgSO4 es más lento que lo de la solución
Na2SO4, debido a que la velocidad de saturación de los poros en este medio es más
166
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
rápida que el medio con presencia de sulfato sódico, debido a la presencia del ión
magnesio.
A partir de las Figuras 4.48 – 4.51 se puede observar que el comportamiento de los
hormigones en este medio agresivo con sulfato magnésico es bastante parecido al
encontrado en sulfato sódico. Las concentraciones del ión sulfato en todos los
hormigones son muy parecidas, por lo que se pude confirmar que el nivel de
saturación de poros en este medio es muy alto como se ha mencionado
anteriormente.
5.3.1.5 Penetración de ión magnesio
En las Figuras 4.52 – 4.58 se muestran los datos experimentales del avance del ión
magnesio en función del tipo de hormigón y del tiempo de exposición de ataque,
para cada profundidad de extracción de las muestras. Estas figuras muestran que
el avance del ión magnesio es mucho más lento que el ión sulfato, esto se debe a
que los grupos hidroxilo (OH)- difunden desde la solución de los poros hacia la
superficie de la pasta donde se forma brucita, mientras que los iones de sulfato
difunden desde la superficie hacia adentro de la pasta. Los iones sulfato reaccionan
con los iones Ca2+ para formar yeso y también una cierta cantidad de iones
magnesio difunden hacia el interior donde reaccionan con el CH, desplazando el
calcio y formando brucita. Como resultado de esta reacción se forma una doble
capa o una banda compuesta de brucita y yeso sobre la superficie, en la cual la
brucita ocupa la zona más externa. Esta doble capa se comporta como una barrera
de protección que bloquea el ataque del magnesio.
En la Fotografía 5.1 se muestra el grado de deterioro en cada tipo de hormigón
estudiado en el medio de MgSO4. En esta fotografía se observa que el deterioro es
más severo en los hormigones CPRS + HS y EHA debido a la descomposición del CS-H y la formación de yeso y un gel de sílice no cohesivo. Esta reacción se
caracteriza por la degradación progresiva de la matriz del cemento y finalmente el
hormigón es reducido a una masa granular no cohesiva.
167
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
a) CPRS
b) CPRS + HS
c) CPRS + CV
d) EHA
Fotografía 5.1 El deterioro de los hormigones expuestos al ataque de sulfato magnésico
En general se puede decir que en este medio tan agresivo no se puede utilizar
hormigones mezclados con adiciones minerales debido a la temprana
descalcificación del C-S-H por la ausencia del CH en la pasta.
5.3.2
Análisis de los resultados: las propiedades mecánicas del hormigón
5.3.2.1 Resistencia a compresión
Uno de los objetivos de este trabajo es estudiar la resistencia a compresión de los
hormigones investigados y su evolución a través del tiempo tanto en los medios
agresivos como en el medio usado como referencia. Este objetivo va dirigido a
investigar la influencia de las distintas adiciones minerales (humo de sílice, cenizas
volantes y escoria de alto horno) al añadirlas al hormigón, en el comportamiento
del material, al comparar los resultados obtenidos con las dosificaciones que
contenían adición con las del hormigón que no tenía, usado como referencia
(CPRS).
Agua saturada con hidróxido cálcico
Al estudiar la resistencia a compresión y su evolución a través del tiempo a 6, 12 y
18 meses de las distintas mezclas sumergidas en agua saturada con hidróxido
cálcico, se observó un desarrollo de dicha resistencia en el hormigón EHA
sensiblemente mayor que en el resto de los hormigones a partir de los 12 meses
(Figura 4.59). En general los hormigones presentaron una tendencia muy
168
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
semejante en el desarrollo en sus resistencias a compresión, no siendo reseñable
ninguna consideración adicional.
Al comparar los resultados de los hormigones fabricados con adiciones minerales
con el hormigón de referencia (CPRS), se observó que los hormigones CPRS + HS,
CPRS + CV y EHA superan las resistencias del hormigón tomado como referencia a
todas la edades (182, 364 y 546 días). Los hormigones CPRS + HS y EHA
presentaron un aumento en la resistencia a compresión comprendido del 15 % y el
20 % respecto al hormigón de referencia (CPRS), mientras que el hormigón CPRS +
CV presentó un aumento inferior, comprendido del 8 % y el 10 % (Figura A2.15).
Cloruro sódico
Es importante comparar los resultados obtenidos para la resistencia a compresión
de los hormigones expuestos al medio con NaCl (Figura 4.60), con los mismos para
los hormigones sumergidos en agua saturada con hidróxido de calcio (Figura 4.59),
utilizada como medio de referencia, para estudiar el efecto del medio agresivo en
los hormigones estudiados.
En las Figuras A2.16 – A2.18 se muestran los valores relativos de resistencia a
compresión para cada tipo de hormigón respecto a la misma dosificación
sumergida en hidróxido cálcico, después de haber sido sometidos a la acción de
iones cloruro a diferentes tiempos de exposición (182, 364 y 546 días).
La resistencia a compresión en los hormigones CPRS, CPRS + HS y EHA
experimentó un aumento medio comprendido entre un 1 % y el 2 %, respecto a los
mismos hormigones en el medio de referencia a la edad de 182 días, mientras que
en el caso del hormigón CPRS + CV disminuyó un 1%.
A la edad de 364 días los hormigones CPRS y CPRS +HS experimentaron un
aumento en la resistencia a compresión del 2 % y el 4 % respectivamente,
mientras que los hormigones CPRS + CV y EHA experimentaron una pérdida de
resistencia del 7 % y 2 % respectivamente.
169
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
A la edad de 546 días los hormigones mezclados con adiciones experimentaron
una pérdida de resistencia media comprendida entre el 2 % y el 5 %, mientras que
el hormigón CPRS experimentó un aumento de 6%.
Al comparar los resultados de los hormigones con adiciones con los del hormigón
de referencia CPRS en el medio agresivo con iones cloruro (Figura A2.19), se
observa que los valores de resistencia a compresión en los hormigones CPRS + HS
y EHA experimentaron un aumento muy similar comprendido entre el 10 % y el 18
%, en relación al hormigón sin adición, mientras que el hormigón CPRS + CV tuvo
una pérdida del 2 % en todos los tiempos de exposición.
En general los resultados de este ensayo en el medio agresivo con agua saturada de
NaCl siguen una tendencia parecida a la del medio de referencia, por lo que se
puede concluir que el cloruro sódico no afecta sensiblemente a la resistencia
mecánica del hormigón.
Sulfato sódico
Al igual que en el caso anterior, en las Figuras A2.20 – A2.22 se muestran los
valores relativos de la resistencia a compresión para cada tipo de hormigón
sometidos al medio agresivo de agua saturada con Na2SO4, respecto a los mismos
expuestos al medio de referencia, a diferentes tiempos de exposición (182, 364 y
546 días).
A la edad de 182 días de exposición en este medio, se observa que los hormigones
CPRS + HS y CPRS + CV presentaron una pérdida media de resistencia del 8 % y el
11 % respectivamente, en comparación con los mismos hormigones en el medio
referencia, mientras que los hormigones CPRS y EHA presentaron un aumento de
resistencia del 16 % y el 1 %, respectivamente.
A la edad de 364 días de exposición los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV siguen
la misma tendencia a lo de la edad anterior, pero menores pérdidas, mientras que
los hormigones CPRS y EHA siguen representando una mejor evolución de
resistencia a compresión en el medio con sulfato sódico.
170
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
A la edad de 546 días el hormigón CPRS sigue presentando la mejor resistencia a
compresión con un aumento del 21 % respecto a la obtenida en el medio de
referencia, seguido por el hormigón EHA que presenta un aumento del 16 %, en
comparación con el mismo. Después de 18 meses de exposición a sulfato sódico el
hormigón CPRS + CV también presenta un incremento respecto al mismo
hormigón en el medio de referencia, invirtiendo la tendencia a edades menores,
pero en este caso con solo un 4 %. En el otro extremo se encuentra el caso del
hormigón CPRS + HS, ya que presentó una pérdida de resistencia a compresión del
4 % respecto a la obtenida en el agua saturada con Ca(OH)2.
En la Figura A2.23 se muestran los valores relativos obtenidos de la resistencia a
compresión en el medio agresivo con agua saturada con Na2SO4 de los hormigones
con adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA), respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el mismo medio. En esta figura, se puede observar que los hormigones
CPRS + HS y CPRS + CV presentan unos valores de resistencia a compresión más
bajos a todos los tiempos de exposición en comparación con el hormigón sin
adición. En cambio el hormigón EHA ofrece valores más altos que el hormigón de
referencia (CPRS) a todas las edades.
En general, y a la vista de estos resultados, se puede decir que los hormigones
fabricados sólo con cementos resistentes a los sulfatos sumergidos en este medio
de sulfato sódico (CPRS y EHA) ofrecen valores de resistencia a compresión
superiores a la de los hormigones fabricados con adiciones de humo de sílice y
cenizas volantes añadidas en el momento de su fabricación(CPRS + HS y CPRS +
CV).
Sulfato magnésico
En las Figuras A2.24 – A2.26, se muestran los valores relativos de la resistencia a
compresión para cada tipo de hormigón después de haber sido sumergidos en
agua saturada con MgSO4, respecto a los mismos expuestos al medio de referencia,
a diferentes tiempos de exposición (182, 364 y 546 días).
La Figura A2.24 corresponde a la edad de 182 días de exposición. En ella se
observa que el hormigón CPRS experimentó un aumento del 14 % en la resistencia
171
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
a compresión en comparación con el mismo en el medio de referencia. También se
puede ver que, mientras no hay cambio en el valor relativo de la resistencia a
compresión para el caso del hormigón EHA, las dosificaciones CPRS + HS y CPRS +
CV sufrieron una pérdida del 4 % y el 11 %, respectivamente, en este medio con
sulfato magnésico.
En la Figura A2.25 a la edad de 364 días, se observa que todos los hormigones
sufren una pérdida en la resistencia a compresión en comparación con los mismos
en el medio de referencia. En el caso de los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV
presentaron la mayor pérdida en la resistencia a compresión (del 22 % y el 13 %
respectivamente), mientras que los hormigones CPRS y EHA presentaron la menor
pérdida (del 2 % y el 4 % respectivamente).
En la Figura A2.26, correspondiente a la edad de 546 días, se puede ver que los
hormigones CPRS + HS y CPRS + CV siguen presentando la mayor pérdida en la
resistencia a compresión, siendo una disminución del 26 % y el 29 %
respectivamente. En el mismo sentido se encuentra el caso del hormigón sin
adiciones (CPRS), presentando una pérdida del 15 %, mientras que el hormigón
EHA en este tiempo de exposición presentó un incremento ligeramente superior
del 7 %.
En la Figura A2.27 se comparan los resultados de resistencia a compresión a
edades de 182, 364 y 546 días de los hormigones fabricados con adiciones de
humo de sílice, cenizas volantes y cemento de escoria de alto horno en el medio
MgSO4, con la del hormigón de referencia (CPRS) en el mismo medio.
Al comparar los resultados de resistencia a compresión, se observa que los
hormigones CPRS + CV y CPRS + HS presentaron medios sensiblemente menores o
similares respectivamente, en este medio y en todas las edades, en comparación
con el hormigón de referencia (CPRS). En cambio el hormigón EHA ofreció un
incremento en la resistencia a compresión, que alcanzó el 50 % a la edad de 546
días, respecto a la que presentó el hormigón CPRS.
A la vista de estos resultados, se puede decir que en general este medio resulta
mucho más agresivo que los demás medios. El hormigón EHA es el que presenta el
172
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
valor máximo en la resistencia a compresión en este medio, seguido por el
hormigón CPRS a lo largo del tiempo. En cambio los hormigones CPRS + HS y CPRS
+ CV presentaron una gran pérdida de resistencia respecto a la que alcanzaron en
un medio no agresivo.
5.3.2.2 Resistencia a tracción indirecta
Utilizar la técnica de tracción indirecta es importante, ya que es un ensayo bastante
sensible a los daños internos del hormigón, como puede ser el caso de
microfisuración, que pueden afectar directamente a las propiedades del hormigón.
La tendencia en el desarrollo de la resistencia a tracción respecto a la escala de
tiempo de exposición en los diferentes medios se analiza en las siguientes
secciones.
Agua saturada con hidróxido cálcico
En la Figura A2.28 se muestran los valores relativos de la resistencia a tracción
indirecta y su evolución a través el tiempo para los distintos hormigones
sumergidos en agua saturada con hidróxido cálcico. Al comparar los resultados de
este ensayo con los obtenidos anteriormente para la resistencia a compresión
(Figura A2.15), se observa que los hormigones no presentaron la misma tendencia
en el desarrollo de la resistencia a tracción.
Después de 182 días de exposición se observa que el hormigón EHA experimentó
un aumento en la resistencia a tracción del 4 % respecto al hormigón de referencia
CPRS, mientras que los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV presentaron una
pérdida de la resistencia a tracción del 16 % y el 21 %, respectivamente.
A la edad de 364 días se observa que el desarrollo de la resistencia a tracción en
todos los hormigones investigados muestra la misma tendencia de la edad anterior
pero con valores diferentes.
Finalmente, después de 18 meses de exposición se observa que los hormigones
CPRS + HS y EHA experimentaron un incremento en la resistencia a tracción del 4
% y el 7 % respectivamente, respecto al hormigón de referencia.
173
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
En conclusión se puede decir que en general se observa que el hormigón EHA es lo
que presenta el valor máximo en la resistencia a tracción en este medio de
referencia a todos los tiempos de exposición. En cambio los hormigones CPRS + HS
y CPRS + CV presentaron un desarrollo en la resistencia a tracción más lento que
los demás hormigones. En el caso del hormigón con cenizas volantes la resistencia
a tracción se quedó por debajo del valor del hormigón de referencia.
Cloruro sódico
En las Figuras A2.29 – A2.30 se comparan los resultados de la resistencia a
tracción indirecta de todos los tipos de hormigones investigados en el medio
agresivo con agua saturada de NaCl respecto a los mismos en el medio de
referencia a edades de 182, 364 y 546 días de exposición.
A la edad de 182 días de exposición se observa que los resultados de resistencia a
tracción de los hormigones CPRS, CPRS + HS y EHA presentaron una pérdida del 15
%, 5 % y el 16 %, respectivamente, comparados con los resultados obtenidos en
las mismas dosificaciones sumergidas en el medio de referencia, mientras que el
hormigón CPRS + CV presenta un aumento del 15 %.
Después de 364 días de exposición se observa que los resultados de la resistencia a
tracción de los hormigones CPRS y EHA siguen la misma tendencia de la edad
anterior, En cambio los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV cambian de tendencia
y presentaron un incremento en la resistencia a tracción del 6 %, y una
disminución del 1% respectivamente, en relación a los mismos en el medio de
referencia.
Finalmente a la edad 546 días de exposición se observa que todos los hormigones
experimentaron un aumento en la resistencia a tracción respecto a los mismos en
el medio de referencia.
En la Figura A2.32 se comparan los resultados obtenidos de la resistencia a
tracción de los hormigones mezclados con adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA)
expuestos a iones cloruro respecto a los obtenidos en el hormigón de referencia en
el mismo medio. En esta figura se observa que todos los hormigones con adiciones
174
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
presentaron un incremento en la resistencia a tracción medio comprendido entre
el 3 % y el 34 % a todas las edades de exposición respecto a los obtenidos del
hormigón de referencia en el mismo medio.
En general, se puede decir a la vista del análisis de resultados encontrados, que
esta técnica no detectó ningún defecto en los hormigones investigados en el medio
agresivo con agua saturada con NaCl, por lo que se puede decir que este medio no
afecta a la resistencia de tracción de los hormigones estudiados.
Sulfato sódico
En las Figuras A2.33 – A2.35 se comparan los resultados de la resistencia a
tracción indirecta de todos los tipos de hormigones investigados sumergidos en
agua saturada de Na2SO4 respecto a los mismos en el medio de referencia a edades
de 182, 364 y 546 días de exposición.
Al estudiar los resultados obtenidos de este medio a las edades de 182, 364 y 546
se observa que todos los hormigones presentaron un desarrollo similar en la
resistencia a tracción.
Después de 182 días de exposición a Na2SO4 los hormigones CPRS + HS y CPRS +
CV presentaron un incremento en la resistencia a tracción del 7 % y el 20 %
respectivamente, al compararlos con los obtenidos en los mismos hormigones en
el medio de referencia, mientras que los hormigones CPRS y EHA presentaron una
pérdida del 8 % y el 10 %, respectivamente.
A la edad de 364 días todos los hormigones, CPRS, CPRS + HS, CPRS + CV y EHA
presentaron un incremento en la resistencia atracción del 7 %, 12 %, 10 % y el 4
%, respectivamente respecto a los obtenidos de los mismos en el medio de
referencia.
Finalmente a la edad de 546 días todos los hormigones siguen presentando un
incremento en la resistencia a tracción respecto a los mismos en el medio de
referencia pero con valores incrementales inferiores a los de la edad anterior.
175
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
En la Figura A2.36 se comparan los resultados obtenidos de la resistencia a
tracción de los hormigones mezclados con adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA)
en el medio agresivo con Na2SO4 respecto a los obtenidos para el hormigón de
referencia en el mismo medio. En esta figura se observa que los hormigones CPRS
+ HS, CPRS + CV y EHA presentaron un incremento medio en la resistencia a
tracción comprendido entre el 1 % y el 22 % a todas las edades de exposición
respecto a los obtenidos en el hormigón sin adiciones de referencia en el mismo
medio.
Se puede decir que en general los hormigones con adiciones presentaron un mejor
comportamiento en este medio, con valores más altos de resistencia a tracción
respecto a los obtenidos en el hormigón CPRS en el medio de Na2SO4.
Sulfato magnésico
En las Figuras A2.37 – A2.39, se muestran los valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta para cada tipo hormigón sumergidos en agua saturada con
MgSO4, respecto a los resultados encontrados en los mismos hormigones
expuestos al medio de referencia a diferentes tiempos de exposición (182, 364 y
546 días).
En la Figura A2.37 a la edad de 182 días, se puede observar que los hormigones
CPRS + HS y CPRS + CV ofrecen un incremento en la resistencia a tracción indirecta
del 8 % y el 18 % respectivamente, en comparación con los mismos en el medio de
referencia, mientras que los hormigones CPRS y EHA sufren una pérdida de
resistencia a tracción indirecta del 6 % y el 5 %, respectivamente.
La Figura A2.38 muestra los resultados para la edad de 364 días. Se puede ver que
los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV siguen presentando la mejor evolución en
la resistencia a tracción con incrementos del 5 % y el 4 % respectivamente,
comparados con los valores encontrados en los mismos hormigones en el medio de
referencia, mientras que los hormigones CPRS y EHA sufrieron una pérdida de
resistencia a tracción indirecta del 5 % y el 2 %, respectivamente.
176
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la Figura A2.39 a la edad de 546 días, se observa que los hormigones mezclados
con adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA) presentaron un incremento en la
resistencia a tracción del 5 %, 10 % y el 4 % respectivamente, respecto a los
mismos en el medio de referencia, mientras que el hormigón CPRS presentó una
pérdida del 5 %.
En la Figura A2.40 se comparan los resultados de resistencia a tracción indirecta a
las edades de 182, 364 y 546 días de exposición al medio agresivo MgSO4, para los
hormigones fabricados con adiciones de humo de sílice, cenizas volantes y
cemento de escoria de alto horno, respecto a los obtenidos con el hormigón de
referencia (CPRS) en el mismo medio.
Al comparar los resultados de resistencia a tracción, se observa que los
hormigones mezclados con adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA) presentaron
un incremento en la resistencia a tracción significativamente mayor que el
hormigón de referencia (CPRS) a todos los tiempos de exposición en el medio
agresivo con MgSO4.
A raíz del análisis de los resultados, se puede decir que los resultados obtenidos de
este ensayo no siguen la misma tendencia que los obtenidos del ensayo de
resistencia a compresión. Los hormigones fabricados con adiciones presentaron un
comportamiento mejor que el del hormigón CPRS.
5.3.2.3 Módulo de elasticidad a compresión
El módulo de elasticidad es una indicación de la capacidad de un hormigón de
conservar su forma original después de estar sujeto a cargas externas. Éste se
calcula dividiendo la tensión aplicada por la deformación que ésta ocasiona. La
tendencia en el desarrollo del módulo de elasticidad secante al 40% de la carga de
rotura, respecto a la escala de tiempo de exposición en los diferentes medios se
analiza en las siguientes secciones.
177
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
Agua saturada con hidróxido cálcico
En la Figura A2.41 se muestran los valores relativos del módulo de elasticidad de
los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo en el medio de
referencia (agua saturada con hidróxido cálcico) respecto al hormigón de
referencia (CPRS).
Al estudiar la evolución del módulo de elasticidad a través del tiempo se observa
que los resultados obtenidos de este ensayo experimentan la misma tendencia que
los obtenidos del ensayo de resistencia a compresión (Figura A2.15).
En general, los hormigones fabricados con adiciones minerales presentaron un
aumento en el módulo de elasticidad a lo largo del tiempo de exposición más
significativo que el hormigón sin adiciones en este medio.
Cloruro sódico
En las Figuras A2.42 – A2.44 se muestran los valores relativos obtenidos del
ensayo del módulo de elasticidad de todos los tipos de hormigones investigados
después de estar sumergidos en agua saturada con NaCl, respecto a los mismos en
el medio de referencia, después de 182, 364 y 546 días de exposición.
Los resultados del módulo de elasticidad de los hormigones estudiados en el medio
agresivo con NaCl respecto a los mismos en el medio de referencia presentan una
relación directa con sus resistencias a compresión en el mismo medio a todos los
tiempos de exposición.
En la Figura A2.45 se muestran los valores relativos del módulo de elasticidad de
los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo en el medio
agresivo con presencia de iones cloruros respecto a los resultados para el
hormigón de referencia (CPRS) en el mismo medio. Al comparar los resultados del
módulo de elasticidad en este caso se observa que experimentan la misma
tendencia de sus resistencia a compresión a todos los tiempos de exposición.
En general los resultados de este ensayo en el medio agresivo con NaCl siguen una
tendencia parecida a sus resistencias a compresión en el mismo medio y en el de
178
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
referencia, por lo que se puede decir que el cloruro sódico no afecta sensiblemente
al módulo de elasticidad del hormigón.
Sulfato sódico
Las Figuras A2.46 – A2.48 muestran los valores relativos obtenidos del ensayo del
módulo de elasticidad de todos los tipos de hormigones investigados sumergidos
en agua saturada de Na2SO4, respecto a los mismos en el medio de referencia
después de 182, 364 y 546 días de exposición.
Los resultados obtenidos del módulo de elasticidad en el medio con Na2SO4 a la
edad de 182 días de exposición presentan la misma tendencia que los obtenidos a
edades de 364 y 546 días. No se observó ningún cambio significativo en los
módulos de elasticidad de ninguno de los hormigones a lo largo del tiempo de
exposición en este medio.
En la Figura A2.49 se muestran los valores relativos del módulo de elasticidad de
los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo en el medio
agresivo con presencia de Na2SO4, respecto al hormigón de referencia (CPRS) en el
mismo medio.
Al comparar los resultados del módulo de elasticidad en este medio se puede
observar que se presenta un incremento en este parámetro mucho más
significativo que en la resistencia a compresión en todos los tiempos de exposición.
También se puede decir a la vista de estos resultados comparativos que en general
los hormigones con adiciones presentaron un mejor comportamiento en este
medio, con valores significativamente más altos del módulo de elasticidad respecto
a los obtenidos del hormigón CPRS en el mismo medio agresivo. De esta forma se
concluye que este medio no afecta apreciablemente al comportamiento elástico de
los hormigones, ya que son muy similares a los obtenidos para el medio de
referencia, cosa que no ocurría con la resistencia a compresión.
179
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
Sulfato magnésico
En las Figuras A1.50 – A2.52 se muestran los valores relativos obtenidos del
ensayo del módulo de elasticidad de todos los tipos de hormigones investigados
después de permanecer sumergidos en agua saturada con MgSO4, respecto a los
mismos en el medio de referencia, durante 182, 364 y 546 días de exposición.
Los resultados del módulo de elasticidad de los hormigones estudiados en el medio
agresivo con MgSO4 en comparación con los mismos en el medio de referencia,
presentan una relación directa con sus resistencias a compresión pero con una
velocidad de deterioro más lenta en el mismo medio a todos los tiempos de
exposición.
En la Figura A2.53 se muestran los valores relativos del módulo de elasticidad de
los hormigones investigados y su evolución a través del tiempo en el medio
agresivo con sulfato magnésico, respecto al hormigón de referencia (CPRS) en el
mismo medio. Al comparar los resultados del módulo de elasticidad en este caso se
observa que experimentan la misma tendencia de sus resistencia a compresión a
todos los tiempos de exposición.
Del análisis de los resultados obtenidos se puede decir que este ensayo en el medio
agresivo con sulfato magnésico sigue una tendencia parecida a la encontrada en la
resistencia a compresión en el mismo medio, por lo que se puede decir que los
hormigones fabricados con cementos resistentes a los sulfatos, sin incorporación
de adición en el momento del amasado, CPRS y EHA, presentan un mejor
comportamiento en este medio tan agresivo.
5.3.3 Análisis de los resultados: propiedades microestructurales del
hormigón
5.3.3.1 Porosimetría por intrusión de mercurio
Agua saturada con hidróxido cálcico
El diámetro de poro correspondiente a la máxima velocidad de intrusión de
mercurio por cambio de presión se conoce como “crítico” o “filtración” del
180
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
diámetro de poro y es el diámetro más repetido dentro de la masa de la pasta del
cemento (Cook, RA, 1999). Este parámetro para las muestras de los hormigones
estudiados en esta tesis se determinó utilizando los diagramas de la distribución
del tamaño de poro (nm) frente a lo de intrusión acumulada de mercurio (ml/g).
En las Figuras 4.79, 4.81 y 4.83 se muestran los resultados de la distribución del
tamaño de poro para los cuatro hormigones en el medio de agua saturada con
hidróxido de calcio a las distintas edades de exposición, donde se puede observar
que el pico principal (diámetro critico), en todos los tipos sumergidos en este
medio, está ubicado en el rango entre 21 nm y 32 nm, correspondiente al rango de
los mesoporos (10 nm – 50 nm).
En las Figuras 4.71 – 4.78 se muestran los diagramas de distribución del tamaño de
poro y el volumen acumulado de intrusión de mercurio de los hormigones
estudiados en el medio de agua saturada con Ca(OH)2 a diferentes edades de
exposición (182, 364 y 546 días). En estas figuras se observa que el tamaño de
poro se desplaza hacia tamaños menores con el paso del tiempo, también se puede
ver que el hormigón CPRS + HS presenta una distribución de tamaño de poro
diferente. El volumen total de intrusión en este hormigón es pequeño pero la
distribución porosa presenta dos diámetros (30 nm y 175 nm) en lugar de uno
alrededor de los cuales se distribuyen los poros. En este medio el tiempo va
reduciendo los paros agrupados alrededor del radio mayor, dejando una
estructura muy compacta. Puede observarse que a los 546 días de exposición en
este medio, el hormigón estudiado (CPRS + HS) presenta el menor radio medio. Es
importante señalar que el hormigón fabricado con cenizas volantes presenta
variaciones importantes con el tiempo, donde la reacción puzolánica de las cenizas
volantes ha “afinado” sensiblemente los poros. Cabe destacar la poca variación
experimentada por el cemento de escoria de alto horno, en los que prácticamente
no hay variación durante el tiempo de exposición en este estudio.
Si se comparan los resultados del volumen de intrusión de mercurio de todos los
hormigones después de 182 y 364 días de exposición en el medio agua saturada
con Ca(OH)2 se observa que el volumen acumulado de poros en el hormigón CPRS
+ HS presenta un comportamiento diferente antes y después de los 200 nm
correspondiente al diámetro de poro límite de partículas inter-gel. Esto puede
181
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
explicarse por la densificación de la matriz debida a la reducción de las partículas
de gel entre los poros (Figuras 4.79 – 4.82).
A los 546 días de exposición en el medio de referencia se observa que el tamaño de
poro se ha desplazado hacia tamaños menores en los hormigones CPRS + HS y EHA
con una velocidad más alta que en los otros hormigones debido a la reacción
puzolánica del humo de sílice y de la escoria de alto horno (Figuras 4.83 – 4.84).
En las Figuras A1.2 (a, b, c y d) y la Tabla A1.2 se muestra una clasificación del
tamaño de poro de los hormigones sumergidos en la solución de agua saturada con
hidróxido cálcico. En ellas se puede observar que el volumen total del tamaño de
poro disminuye con el aumento del tiempo de hidratación. El hormigón EHA
presenta el menor porcentaje de poros totales y capilares a lo largo del tiempo de
hidratación como se muestra en la Figura A1.2 (d).
Cloruro sódico
En las Figuras 4.93, 4.95 y 4.97 se muestran los resultados de la distribución del
tamaño de poro para los cuatro hormigones expuestos al medio agresivo de
solución saturada de NaCl a las distintas edades de exposición. En ellas se puede
observar que el pico principal (diámetro crítico) en los cuatro hormigones
sumergidos en esta solución está ubicado entre 17 nm y 32 nm, intervalo
correspondiente al rango de los mesoporos (10 nm – 50 nm). También se observa
que los hormigones CPRS + HS y EHA presentan el menor diámetro crítico en este
medio, Este parámetro está comprendido entre los valores de 17,093 nm y 21,077
nm para el tipo CPRS + HS, y los diámetros de 21,075 nm y 26,278 nm para el caso
del hormigón EHA.
En las Figuras 4.85 – 4.92 se muestran los resultados de la distribución del tamaño
de poro y el volumen acumulado de intrusión de mercurio para cada uno de los
cuatro hormigones estudiados en el medio agresivo de cloruro sódico. El
comportamiento de los hormigones en este medio sigue la misma tendencia de los
mismos en el medio de agua saturada con Ca(OH)2. Se observa que tanto el tamaño
de
182
poro,
como
el
volumen
total
de
poro
introducido
disminuyeron
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
significativamente con el aumento del tiempo de hidratación que es una indicación
de la disminución de la porosidad total.
De la comparación de los resultados obtenidos en los hormigones estudiados se
observa que los hormigones EHA y CPRS + HS presentan la menor volumen de
intrusión a lo largo del tiempo de exposición, debido al menor tamaño de poros.
Después se. Del mismo modo el comportamiento de los hormigones CPRS y CPRS +
CV es similar, en este caso la variación de la distribución de poros con el tiempo en
los hormigones fabricados con cenizas volantes es menor en este medio por el
menor contenido de calcio (Figuras 4.93 – 4.98).
En las Figuras A1.3 (a, b, c y d) se muestra la clasificación del tamaño de poro de
los hormigones sumergidos en la solución de cloruro sódico. En estas figuras se
observa que el volumen total del tamaño de poro disminuye con el aumento del
tiempo de hidratación. Los hormigones CPRS + HS y EHA presentan el menor
porcentaje de poros tanto totales como capilares a lo largo del tiempo de
hidratación, como muestran las Figuras A1.3 (b, d), respectivamente.
En general se puede concluir que los hormigones EHA y CPRS + HS, presentan el
mejor comportamiento en este medio de acuerdo con los resultados de la difusión,
permeabilidad al gas y resistencias mecánicas, lo cual resulta coherente con los
resultados de porosidad.
Sulfato sódico
En las Figuras 4.107, 4.109 y 4.1011 se muestran los resultados de la distribución
del tamaño de poro para los cuatro hormigones expuestos al medio agresivo con
solución de Na2SO4, en las distintas edades de exposición. En estas figuras se puede
observar que el pico principal (diámetro critico) en los cuatro hormigones
sumergidos en este medio se encuentra ubicado entre 26 nm y 32 nm, intervalo
que se encuentra dentro del rango de los mesoporos (10 nm– 50 nm).
En las Figuras 4.99 – 4.106 se muestran los resultados de la distribución del
tamaño de poro y el volumen acumulado de intrusión de mercurio para cada uno
de los cuatro hormigones estudiados en el medio agresivo de sulfato sodio. En las
183
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
Figuras 4.99 – 4.102 se observa que el volumen de intrusión de mercurio aumenta
con el tiempo en los hormigones CPRS y CPRS + HS debido al mayor volumen de
poros comprendidos entre 40 nm y 2000 nm, mientras que en los hormigones
CPRS + CV y EHA el volumen de intrusión disminuye con el tiempo debido a la
disminución del tamaño de poro con el tiempo (Figuras 4.103 – 4.106). Hay que
destacar que el CPRS + HS no ha tenido ese comportamiento en otros medios.
Las Figuras A1.4 (a, b, c y d) muestran la clasificación del tamaño de poro de los
hormigones sumergidos en la solución de sulfato sódico. En las Figuras A3.3 (a y b)
se observa que el volumen total del tamaño de poro y los poros capilares
aumentan con el incremento del tiempo de hidratación, mientras que en los otros
hormigones disminuyen con el aumento del tiempo de exposición (véase Figuras
A1.4 (c y d)). El hormigón EHA presenta el menor porcentaje tanto de poros totales
y como capilares a lo largo del tiempo de hidratación como se presenta en la Figura
A1.4 (d).
Al comparar los resultados presentados en las Figuras 4.107 – 4.112 se observa
que el hormigón EHA y CPRS + CV presentan el mejor comportamiento que los
demás hormigones, debido al menor tamaño de poro, que luego presenta menor
volumen de intrusión a lo largo del tiempo de exposición.
Sulfato magnésico
En las Figuras 4.121, 4.123 y 4.125 se muestran los resultados de la distribución
del tamaño de poro para los cuatro hormigones expuestos al medio agresivo con
solución saturada de MgSO4, a las distintas edades de exposición. En estas Figuras
se puede observar que el pico principal (diámetro crítico), en los cuatro
hormigones sumergidos en este medio, se encuentra comprendido entre los 21 nm
y 32 nm, intervalo que pertenece al rango de los mesoporos (10 nm – 50 nm).
En las Figuras 4.113 – 4.120 se muestran los resultados de la distribución del
tamaño de poro y el volumen acumulado de intrusión de mercurio para cada uno
de los cuatro hormigones estudiados en el medio agresivo de sulfato de magnesio.
En estas Figuras se observa que el volumen de intrusión aumenta con el tiempo en
los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV debido al mayor volumen de poros
184
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
comprendidos entre 50 nm y 1300 nm, mientras que en los hormigones CPRS y
EHA el volumen de intrusión disminuye con el tiempo debido a la disminución del
tamaño de poro con el tiempo (véase Figuras 4.118 y 4.124).
Al comparar los resultados presentados en las Figuras 4.121 – 4.126 se observa
que el hormigón EHA y CPRS presentan un mejor comportamiento que los demás
hormigones, debido al menor tamaño de poro, que luego presenta menor volumen
de intrusión a lo largo del tiempo de exposición.
En las Figuras A1.5 (a, b, c y d) se muestra una clasificación del tamaño de poro de
los hormigones sumergidos en la solución de sulfato magnésico. En estas figuras se
observa que el volumen total del tamaño de poro y de los poros capilares
disminuye con el aumento del tiempo de exposición. Los hormigones EHA y CPRS
presentan el menor porcentaje tanto de poros totales y como capilares a lo largo
del tiempo de exposición, como se presenta en la Figura A1.5 (a y d).
Cabe destacar el marcadamente mal comportamiento que presentan en este medio
los hormigones fabricados con humo de sílice (CPRS + HS). La presencia del sulfato
sádico ya había marcado un aumento de porosidad, pero la presencia del magnesio
ha acelerado significativamente este proceso. En general se puede decir que no se
debe utilizar hormigones mezclados con humo de sílice en este medio agresivo
debido a la mayor degradación que experimenta la masa de este tipo de hormigón.
En cambio, el hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno presenta
mejor comportamiento de acuerdo con los resultados de otros ensayos como la
difusión, la permeabilidad al gas y las resistencias mecánicas, lo cual es coherente
con los resultados encontrados en el estudio de la porosimetría.
5.3.3.2 El análisis térmico diferencial (ATD)
Agua saturada con hidróxido cálcico
El análisis térmico diferencial (ATD) de las muestras obtenidas a diferentes
tiempos de exposición al medio de agua saturada con Ca(OH)2 se recogen en la
Figura 4.127 (a, b, c y d), correspondientes a los hormigones CPRS, CPRS + HS,
185
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
CPRS + CV y EHA, respectivamente. En cada una de estas figuras se representan los
datos a 182, 364 y 546 días de exposición.
En estas figuras se puede observar la presencia de un pico endotérmico entre 90 y
110°C, rango de temperaturas en el que se produce una pérdida de masa debido a
la deshidratación del C-S-H. Más adelante, entre 440 y 450°C se observa la
presencia de un pico debido a la deshidroxilación del Ca(OH)2. Los picos de ATD a
573 y 780 a 850°C se deben al cambio de forma alotrópica de la sílice y a la
descarbonatación del CaCO3, respectivamente, presentes tanto en la composición
del cemento como el árido calizo.
Se ve claramente en la Figura 4.127 (d) la presencia de un pico de un nuevo
compuesto a 154°C debido a la deshidratación del yeso de acuerdo con los
resultados obtenidos de Rayos X.
Al comparar las Figuras 4.127 (a) con 4.127 (b, c y d) se observa que la intensidad
del pico ATD del C-S-H es más grande en el caso de los hormigones con adiciones
(CPRS + HS, CPRS + CV y EHA) que el hormigón CPRS, mientras que el pico de
Ca(OH)2 es más pequeño debido a las reacciones puzolánicas de las adiciones
minerales en los hormigones mezclados con adiciones o de cemento con adiciones,
que consumen portlandita y generan gel C-S-H.
Cloruro sódico
En las Figuras 4.128 (a, b, c y d) se muestran las curvas del análisis térmico
diferencial de las muestras de los hormigones estudiados a distintos tiempos de
exposición al medio con presencia de cloruro sódico. En estas figuras se observa la
presencia de los principales picos endotérmicos C-S-H, Ca(OH)2 y CaCO3 a 100 ±
10°C, 440 ± 10°C y 800 ± 30°C respectivamente.
En la Figura 4.128 (d) es posible también observar la presencia de un pico
endotérmico a 150 ± 10°C, que corresponde a la descomposición del yeso en el
hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno (EHA).
186
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Al comparar las Figuras 4.128 (a) con 4.128 (b, c y d), para estudiar la influencia de
la presencia de adiciones en los hormigones expuestos a cloruro sódico, se observa
que la intensidad del pico de la portlandita es más pequeño en el caso de los
hormigones CPRS + HS, CPRS + CV y EHA, con adiciones, que en el hormigón CPRS,
debido a las reacciones puzolánicas como se ha mencionado anteriormente.
Sulfato sódico
Las Figuras 4.129 (a, b, c y d) muestran los resultados del análisis térmico
diferencial de las muestras de los hormigones estudiados a distintos tiempos de
exposición en el medio con disolución saturada de sulfato sódico. En estas figuras
se puede observar la presencia de un nuevo pico en todos los hormigones a 137 °C.
Este pico corresponde a la descomposición de la Ettringita que ha tenido lugar por
las reacciones de los iones sulfato con el C3A del cemento. También se observa la
presencia de los principales picos endotérmicos que corresponden a la
descomposición de C-S-H, Ca(OH)2 y CaCO3, a 100 ± 10°C, 440 ± 10°C y 800 ± 30°C,
respectivamente. Finalmente es posible observar la presencia de un pico
endotérmico correspondiente a la formación de ettringita y yeso a 140 ± 10°C
debido a la reacción del ión sulfato con el aluminato tricálcico y la portlandita,
respectivamente.
Al comparar las Figuras 4.129 (a, c) con las 4.129 (b, d) se observa que la
intensidad del pico endotérmico de la portlandita sigue siendo el más grande en
los hormigones CPRS y en este caso también en CPRS + CV. También se observa
que el pico que corresponde a la ettringita aparece a la edad de 546 días, lo cual
indica que la difusión del ión sulfato en los hormigones ha sido muy lenta, debido a
la impermeabilidad de los hormigones.
Sulfato magnésico
En las Figuras 4.130 (a, b, c y d) se muestran los resultados del análisis térmico
diferencial de las muestras de la parte interior de los hormigones estudiados a
distintos tiempos de exposición en el medio con presencia de sulfato magnésico.
En estas figuras es posible ver los principales picos endotérmicos que
corresponden a la descomposición de C-S-H, Ca(OH)2 y CaCO3, a las temperaturas
187
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
de 100 ± 10 °C, 440 ± 10 °C y 800 ± 30 °C, respectivamente. En las Figuras 4.130 (c,
d) se observa la presencia de un pico endotérmico que corresponde a la formación
de ettringita y yeso a 140 ± 10 °C, debido a la reacción del ión sulfato con el
aluminato tricálcico y la portlandita, respectivamente. En ninguno de los casos se
observa la presencia del pico que corresponde a la brucita, debido a la
impermeabilidad de los hormigones, por lo que se puede decir que los hormigones
estudiados en este medio no han sufrido ningún daño en la parte interior.
En las Figuras 4.131 (a, b, c y d) se presenta el análisis térmico diferencial de las
muestras de la parte exterior de los hormigones estudiados expuestos al mismo
medio con sulfato magnésico. En estas figuras se ve claramente la presencia del
pico endotérmico correspondiente a la brucita, Mg(OH)2, a 400 ± 20°C y aumenta
con el tiempo en todos los hormigones estudiados . En la Figura 4.131 (d) se ve que
el pico que corresponde al yeso a 150 ± 10°C es más grande que en cualquier otro
hormigón.
En general se puede concluir que el hormigón mezclado con humo de sílice no se
puede utilizar en este medio, debido a la gran degradación que experimenta. Todos
los hormigones sufrieron daño en este medio agresivo pero el hormigón fabricado
con cemento de escoria de alto horno resultó el más resistente al ataque del sulfato
magnésico. Este mejor comportamiento es la razón por la que, a la vista de los
resultados obtenidos en este estudio, se recomienda utilizar este tipo de cemento
en medios con presencia de sulfato magnésico, como es el caso del ambiente
marino.
5.3.3.3 Difracción de rayos x
Agua saturada con hidróxido cálcico
Los difractogramas de rayos X de las muestras obtenidas a diferentes tiempos de
exposición al medio de agua saturada con Ca(OH)2 se recogen en las Figuras 4.132 4.135, correspondientes a los hormigones CPRS, CPRS + HS, CPRS + CV y EHA. En
cada una de estas figuras se representan los datos a 182, 364 y 546 días. Como se
puede observar, no se aprecian cambios cualitativos entre estas edades, dentro de
cada tipo de hormigón.
188
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Al comparar los resultados de los difractogramas de la difracción de rayos x del
hormigón de referencia (CPRS) con los correspondientes a los hormigones con
adiciones (CPRS + HS, CPRS + CV y EHA), aparece claramente que los picos
característicos de los principales productos de hidratación varían según el tipo de
cemento.
En estas figuras se detectaron los picos característicos de los principales productos
de hidratación. Los picos más destacados de los difractogramas corresponden a la
ettringita, ubicados en los valores 2θ = 9,098 y 15,797. El segundo pico más alto
corresponde a la portlandita ubicado a un valor de 2θ = 18,104 y 34,118.
Como se puede apreciar por la intensidad de los picos que corresponden a la
portlandita (P) (ficha 40733), es evidente la buena cristalinidad de esta fase
hidratada. Con el tiempo la intensidad de sus picos va aumentando
progresivamente. En el hormigón CPRS se observa que los picos de la portlandita
son mucho más intensos que los de los hormigones con adiciones minerales debido
a la rápida hidratación del C3S.
La hidratación del C3A y C4AF y su posterior reacción con los iones SO4
procedentes del yeso, va generando un sulfoaluminato, denominado ettringita (E)
(ficha 411451), cuyos picos se muestran poco intensos y anchos, lo que indica una
pobre cristalinidad.
A todos los tiempos de hidratación se observa la presencia de la calcita (C) (ficha
50586). La presencia de calcita implica una carbonatación, principalmente, de la
cal libre de los materiales de partida y del árido calizo en todos los hormigones.
El denominado “gel CSH”, principal producto de hidratación de la fase alítica y
belítica, no se detecta por esta técnica, dado su pequeño tamaño de partícula y su
falta de cristalinidad.
Cloruro sódico
En las Figuras 4.136 – 4.139 se muestran los difractogramas de los hormigones
estudiados sumergidos en agua saturada con cloruro sódico. Se puede observar
189
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
que son similares a los obtenidos en los mismos hormigones expuestos a agua
saturada con hidróxido cálcico. En el caso de los hormigones CPRS + CV y EHA,
también es posible observar a todos los tiempos de hidratación la formación de un
nuevo compuesto correspondiente a un cloro-aluminato cálcico hidratado
(C4ACl2H10), la denominada sal de Friedel (Ficha 190202) (Figuras 4.138 y 4.139).
Las intensidades de los picos de este compuesto, en estos dos tipos, aumentan con
el tiempo debido al alto contenido del C3A en las cenizas volantes y en la escoria de
alto horno. Es destacable que en el caso del cemento sin adiciones (CPRS) y el
cemento mezclado con humo de sílice (CPRS + HS) (Figuras 4.136 y 4.137), aún en
este medio de exposición. no se observa esta formación de sal de Friedel.
A la vista de estos resultados, se puede deducir que la formación de la sal de friedel
(SF), observado en las Figuras 4.138 y 4.139 para los casos de CPRS + CV y EHA
podría ser el resultado de la reacción puzolánica de la parte alumínica de las
cenizas volantes y la escoria de alto horno.
Sulfato sódico
Las Figuras 4.140 – 4.143 muestran los difractogramas de los hormigones
estudiados sumergidos en agua saturada con sulfato sódico. En estas figuras se
puede observar un ligero aumento del contenido de ettringita, correspondientes a
las muestras sumergidas en Na2SO4, que podría interpretarse como el resultado de
la penetración del ion SO4, activación de la reacción puzolánica, y posterior
combinación de los sulfatos con los geles alumínicos generados en la reacción
puzolánica.
En la Figura 4.143, correspondiente al hormigón EHA, se puede observar a todos
los tiempos de hidratación la formación de un nuevo compuesto correspondiente
al yeso (sulfato de calcio dihidratado, CaSO4 · 2H2O)(Ficha 190202). Las
intensidades de los picos de este compuesto, aumentan con el tiempo en este
hormigón debido al intercambio químico entre los iones sulfatos provenientes del
medio que reemplazan a los (OH)- del hidróxido de calcio formado durante la
hidratación de la pasta cementicia como parte resultado de la formación de
silicatos de calcio (CSH).
190
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Sulfato magnésico
En las Figuras 4.144 – 4.150 se muestran los difractogramas de cada uno los
hormigones estudiados sumergidos en agua saturada con sulfato magnésico,
distinguiendo entre los resultados para la parte exterior de la probeta y la parte
interior de la probeta, ya que en este caso se observó que se obtenían formaciones
significativamente distintas en algunos casos.
A partir de los difractogramas expuestos en estas figuras 4.144 y 4.150 se puede
observar en todos los hormigones y a todos los tiempos de hidratación, la
formación del compuesto correspondiente al yeso (sulfato de calcio dihidratado,
CaSO4 · 2H2O) (ficha 190202). Las intensidades de los picos de este compuesto,
aumentan con el tiempo tanto en la parte interior del hormigón como en la parte
exterior del mismo. En la parte exterior del hormigón CPRS + HS se observa que los
picos correspondientes a la formación del yeso son mucho más intensos que los
obtenidos de los demás hormigones debido a la descomposición del CSH y la
formación de yeso y un gel de sílice no cohesivo. Esta reacción se caracteriza por la
degradación progresiva de la matriz del cemento y que conduce finalmente a que
el hormigón sea reducido a una masa granular no cohesiva (Figura 4.146).
En la Figura 4.144 (c) se puede observar la formación de un nuevo compuesto
correspondiente a la brucita (hidróxido magnésico) (ficha 70239) en el hormigón
CPRS a edad de 546 días de exposición en MgSO4. Esta formación se debe a la
substitución de los iones Ca+2 por los iones Mg+2, la cual lleva aparejada cambios en
la capacidad resistente.
191
Capítulo 5. Análisis de los resultados experimentales
192
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
6
CAPÍTULO 6
MODELO NUMÉRICO DE DIFUSIÓN
En este capítulo se exponen el desarrollo del modelo numérico de difusión de
cloruros. En el apartado 6.1 se presenta una introducción sobre los estudios
centrados en la simulación de la penetración de cloruros en el hormigón, con el fin
de cuantificar la durabilidad del mismo en medio marino en términos de vida útil.
En la sección 6.1.1 se presenta el proceso del ingreso de los iones cloruro en el
hormigón. En sección 6.1.2 se presenta una revisión bibliográfica de los modelos
de difusión desarrollados en los últimos años. En el apartado 6.2 se expone el
desarrollo de un modelo de difusión de cloruros mejorado en los hormigones
estudiados. En el apartado 6.3 se presentan los resultados de difusión de cloruro
obtenidos mediante el modelo desarrollado. En el apartado 6.4 se presentan el
análisis de los resultados obtenido de este modelo.
193
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
6.1 INTRODUCCIÓN
La durabilidad es una de las cuestiones más importantes en la construcción, ya que
influye en la sostenibilidad, la vida de servicio, coste de reparación y
mantenimiento, e impacto ambiental de los materiales de construcción,
componentes y estructuras.
En realidad, el deterioro de las estructuras de hormigón en el medio marino se
produce en gran medida debido la penetración de los iones de cloruro, por lo que
se considera como el principal mecanismo de degradación.
A lo largo de los últimos años han sido numerosos los estudios centrados en la
simulación de la penetración de cloruros en el hormigón, con el fin de cuantificar la
durabilidad del mismo en medio marino en términos de vida útil. Martín-Pérez et
al. (2000) investigaron el efecto de diferentes relaciones de combinación de
cloruro sobre perfiles de penetración de cloruro dependientes del tiempo
mediante el método de diferencias finitas. Li y Page (2000) propusieron un modelo
de elementos finitos para simular el transporte de iones cloruro en un medio
poroso aplicando con una corriente constante. Sin embargo, estos modelos
asumieron un coeficiente de difusión constante para todas las estructuras de
hormigón o subestimaron el efecto de la dosificación del hormigón sobre las
características de la difusión. A la luz de los resultados de diversos estudios
(Bermúdez, 2008) partir de estas hipótesis puede resultar demasiado simplista,
debido a que el coeficiente de difusión en las estructuras de hormigón varía según
la posición de la estructura y en función de la dosificación de la mezcla de
hormigón. Otros investigadores han estudiado distintos aspectos de la
composición química del hormigón en la penetración de cloruros. En este sentido
Han SH (2007) investigó el efecto de la combinación de cloruro y el contenido de
agua evaporable sobre el coeficiente de difusión de cloruro en hormigones
fabricados con cemento Portland con diferentes contenidos de C3A. Fruto de todos
estos estudios han surgido diferentes mejoras de los modelos de difusión, pero
éstas no han tenido en cuenta la variación del volumen de los poros capilares y la
humedad interior en diferentes tipos de hormigones. Es por ello que uno de los
objetivos de la presente tesis en aportar un modelo que mejore las aproximaciones
194
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
numéricas disponibles hasta ahora para tener en cuenta las distintas posiciones de
las estructuras de hormigón en el medio marino, así como las diferencias en la
composición de las mezclas, además de contemplar la variación de la
microestructura con el tiempo debido a las distintas reacciones químicas que van
teniendo lugar en el hormigón.
6.1.1 El ingreso de cloruros en el hormigón
El número de estructuras que están expuestas a la acción de los cloruros ha ido
aumentando progresivamente. Las fuentes esenciales de cloruros que pueden
afectar a las estructuras de hormigón se pueden clasificar en tres tipos:
-
Cloruros provenientes del medio ambiente marino.
-
Cloruros provenientes de las sales de deshielo aplicadas en las carreteras.
-
Otro tipo de fuente (comúnmente piscinas, usos industriales, etc.)
Por otro lado dos son los aspectos fundamentales a tener en cuenta a la hora de
cuantificar el ingreso de los cloruros en el hormigón:
-
En primer lugar la evaluación de la cantidad de cloruros que llega al
hormigón, así como su posible distinción entre cloruros totales y cloruros
libres (cloruros totales menos los cloruros combinados con las fases
hidratadas del hormigón).
-
En segundo lugar el nivel máximo de cloruros que producirá la
despasivación de la armadura y por lo tanto su corrosión.
Respecto a este último aspecto, la cuantificación del ingreso de los cloruros en el
hormigón, todavía no se ha llegado a un consenso sobre los procesos que ocurren
en el transporte aunque la mayoría de los autores afirman que todos los posibles
mecanismos de transporte en el hormigón (permeabilidad, capilaridad, difusión,
conveccción y migración) se producen en el ingreso de los cloruros. Sin embargo, y
de un modo práctico, los perfiles obtenidos de estructuras reales, ajustan de modo
muy satisfactorio el fenómeno de difusión por lo que la mayoría de los autores
hablan de coeficientes de difusión del ión cloruro para caracterizar el avance de
éste en el hormigón, aunque en estos casos se hable de coeficiente de difusión
195
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
aparente, en el sentido de que puede englobar distintos mecanismos de transporte
en el fenómeno de difusión. Este coeficiente aparente es un ajuste empírico de
unos resultados de campo a una serie de ecuaciones teóricas que pueden resultar
más o menos ajustadas a los mecanismos de transporte del ión cloruro que se
producen realmente en el hormigón.
En lo que se refiere al contenido de cloruros critico que produce la despasivación
del acero en el interior del hormigón, la incertidumbre es todavía mayor, ya que
son muchos los parámetros de los que depende, entre los que destacan:
-
El tipo y cantidad de cemento.
-
la relación agua – material cementicio.
-
el grado de impurezas de la superficie del acero.
-
el potencial libre.
Es conocido que los cloruros que causan la rotura de la capa pasiva son los
cloruros libres. Mientras para cementos tipo Portland la mayoría de los cloruros se
encuentran en forma de cloruros libres, y por lo tanto el límite se puede localizar
sin mucho error en función de los cloruros totales, para otros tipos de cemento con
adiciones de escorias o cenizas volantes la cantidad de cloruros libres es inferior
(en algunos casos notablemente inferior) a la de cloruros totales, por lo que se
queda muy del lado de la seguridad el considerar los cloruros totales como el nivel
crítico para la despasivación del acero en el hormigón (Frederiksen J M., 2000).
La difusión entendida como concepto general es el movimiento de un componente
de una mezcla debido a un estímulo físico. En sentido estricto la principal causa de
la difusión es la existencia de un gradiente de concentración del componente que
difunde en una dirección tal que tiende a igualar las concentraciones y destruir el
gradiente. Cuando el gradiente se mantiene, suministrando el componente que
difunde en el extremo de concentración más elevada y retirándolo en el extremo
de baja concentración, se obtiene un flujo continuo (Martín-Pérez B, 2000).
Como ya se ha dicho en la introducción del presente capítulo han sido muchos los
investigadores que han intentado aproximar numéricamente la penetración de
cloruros en el hormigón, aportando distintos modelos. A continuación se resumen
196
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
algunos de los que han mostrado mejor comportamiento y que han sido utilizados
en la presente tesis como fuentes para el desarrollo del modelo de penetración de
cloruros aportado en este estudio. Con este modelo se pretende comprender mejor
las distintas variables que inciden en el proceso de penetración para las distintas
dosificaciones de hormigón estudiadas.
6.1.1.1 Modelo de difusión con coeficientes constantes
La velocidad de ingreso de los iones cloruro en el hormigón puede ser calculada
mediante la determinación del coeficiente efectivo de difusión de cloruros (Def).
Este parámetro puede ser determinado a partir del análisis matemático de perfiles
experimentales de concentración de cloruros obtenidos de muestras de hormigón.
Los procesos difusivos en estado no estacionario están gobernados por la segunda
ley de Fick, la cual, en el caso de difusión unidimensiónal, se expresa como se
muestra en la ecuación (6.1):
9
9 = +67 9:
98
(6.1)
Donde C es la concentración de iones cloruro, t es el tiempo y x la distancia. La
solución analítica para una geometría semi-infinita que presenta una
concentración superficial e inicial de cloruros Cs y Co es (ecuación 6.2):
x
C(x, t) = Ci + Cj k1 − erf H
Jp
2√Dt
(6.2)
Donde:
-
Cx es la concentración de cloruros a una profundidad x en un tiempo t
(constante).
-
Cs es la concentración superficial de cloruros en el hormigón.
-
Co es la concentración inicial de cloruros en el hormigón.
-
D es el coeficiente de difusión efectivo de cloruros.
-
t es el tiempo de exposición.
-
erf(x) es la función de error de Gauss.
197
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
La Figura 6.1 muestra la forma de la ecua
ecuación
ción junto con el ajuste de un perfil en
una estructura real afectada por sales de deshielo. Los resultados del ajuste fueron
Cs = 0,135 % en peso de cemento y D = 5,644 x 10-8 m2/s (Izquierdo, 2003).
Figura 6.1 Perfil de cloruros y el ajuste de la ecuación (6.2) (Izquierdo, 2003)
6.1.1.2 Modelo desarrollado por Tumidajski (Tumidajski P. J., 1996):
Se trata de un modelo matemático basado en la segunda ley de Fick, para calcular
el coeficientee de difusión cuando la combinación exacta del cloruro en el hormigón
es desconocida.
En el desarrollo de este modelo se considera que todos los procesos que combinan
el cloruro en el hormigón pueden ser representados por una falsa reacción de
primer orden,, y que la velocidad de esta reacción es únicamente proporcional a la
concentración de cloruro libre. Por otra parte, la segunda ley de Fick para la
difusión en estado estacionario es válida para la difusión del cloruro que no ha
reaccionado a través del h
hormigón.
ormigón. Finalmente también se considera que el
hormigón tiene una superficie plana y es de la profundidad infinita. La
concentración inicial de cloruro en el hormigón es igual a cero.
Se considera que Co, representa la concentración de cloruros en la superficie
supe
(x =
0), C es la concentración de cloruro a cierta distancia por debajo de la superficie x, t
es el tiempo, y k es la constante de la velocidad de la falsa reacción de primer
orden. Por otro lado, se considera un elemento de volumen de la unidad de área
198
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
transversal entre dos planos x y (x + dx). Entonces las ecuaciones (6.3-6.6)
expresan los distintos cambios que se producen en el contenido de cloruro con el
tiempo dt como se exponen a continuación:
Difusión de cloruro en: −+
Pq
Pr
,:
(6.3)
Difusión de cloruro expulsado: − s−+. ,: t
Reacción de cloruro: −M,: . ,8
Aumento neto de cloruro: t+
PV q
Pu V
Pq
Pr
+
PV q
Pu V
,8v w
(6.4)
(6.5)
− Mv ,:. ,8
(6.6)
La ecuación 6.6 es igual al aumento neto de cloruro de dC.dx. Por lo tanto, la
ecuación (6.6) se puede escribir como se expresa en la siguiente ecuación,
9
9 = + − M
9:
98
(6.7)
Las condiciones de contorno para la solución del problema son las siguientes:
-
C = Co, X = 0, t > 0
-
C = 0, X > 0, t = 0
-
C = 0, X = ∞, t > 0
Sujeto a las condiciones del contorno, la solución de Danckwerts a la ecuación
(6.7) es,
1
M
8
1
M
8
= ?81 x−8y z . ?@A' k
− √M:p + ?81 x8y z . ?@A' k
+ √M:p
/
2
+
2
+
√4+:
√4+:
(6.8)
Donde erfc es la función de error estadística complementaria. La velocidad de
reacción de cloruro por unidad de área expuesta de la superficie del hormigón,
9
? €
a06D{{bó} = −+ H J
= / √+M B?@A√M: +
E
98 u~4
√M:
(6.9)
Donde erf es la función de error estadística. El cloruro total inmovilizado
correspondiente a tiempo t se expresa en la siguiente ecuación,
199
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
+
1
M:
€/€DI = / y ‚HM: + J ?@A√M: + y ? € ƒ
M
2

(6.10)
Para tiempos de exposición muy largos, las ecuaciones. (6.8) - (6.10) quedan
reducidas, respectivamente, a las siguientes:
M
≈ ?81 x−8y z
/
+
(6.11)
a06D{{bó} = 4 √+M
(6.12)
1
€/€DI = / √+M H: + J
M
(6.13)
Cuando, kt = 0, las ecuaciones (6.8) - (6.10) se reducen a las bien conocidas
ecuaciones de la difusión sin reacción.
En la Figura 6.2 se muestran los datos experimentales de la concentración de
cloruro junto con la aproximación numérica aportada por el modelo. Los datos
experimentales se ajustaron a la ecuación (6.8) utilizando el algoritmo de
Levenberg-Marquardt. En la Tabla 6.1 se presentan los valores de D y k para el
caso de estudio. Tal y como se puede observar en la Figura 6.2, la ecuación (6.8)
aportada por este modelo tiene un ajuste razonable a los datos experimentales. La
velocidad de reacción por unidad de cloruro de hormigón visto se puede calcular
con la ecuación (6.9).
Tabla 6.1 Parámetros del modelo
Tiempo (días)
D* (cm2 s-1)
Ecuación (6.6)
D (cm2.s-1)
K (s-1)
100
3,95 x 10-7
1,82 x 10-7
1,40 x 10-7
225
1,55 x 10-8
1,73 x 10-10
3,93 x 10-8
200
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Figura 6.2 Datos de la referencia Tumidajski ecuación (6.8) (Tumidajski P. J., 1996)
6.1.1.3 Modelización de las isotermas de combinación de cloruros:
Las isotermas de combinación de cloruros describen las relaciones existentes entre
cloruros libres y combinados en el seno del hormigón a una temperatura dada.
Estas relaciones dependen de muchos factores entre los que destacan el contenido
de C3A, adiciones al cemento u hormigón, pH de la solución de los poros, o las
condiciones ambientales, especialmente temperatura. Por lo tanto se trata de
funciones únicas para cada caso de material cementicio (Martín-Pérez et al., 2000).
(Martín-Pérez et al., 2000) estudiaron la influencia de distintos modelos
matemáticos usados habitualmente en la literatura para describir la combinación
de cloruros en el cálculo de los perfiles de concentración de cloruro en función del
tiempo de exposición. Para el análisis de las distintas isotermas Martín-Pérez et al,
utilizaron la ecuación (6.14) resultante de la resolución de la
ecuación de
conservación de la masa. Con el fin de encontrar la solución de esta ecuación
utilizaron el método de diferencias finitas mediante la fórmula de (CrankNicholson scheme). Para contrastar el buen comportamiento de los modelos
utilizaron resultados experimentales procedentes de hormigón expuesto a
ambiente marino y a sales de deshielo (Tang y Nilsson, 1993).
201
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
97
9€
9
=
>+{W .
F
9:
98
98
(6.14)
Las condiciones de contorno utilizadas fueron:
•
t = 0: Cf = Co, para x > 0
•
t ≥ 0: Cf = Cs, para x = 0
•
Cf = Co, para x = L
Donde Co es la concentración de cloruro en la solución existente en los poros
antes de la exposición de la solución salina (kg/m3 de solución de los poros), Cs
es la concentración de cloruro en la superficie externa del hormigón (kg/m3 de
solución) y L es el espesor de la probeta (para el análisis numérico utilizaron
un valor de 200 mm).
En el estudio revisaron algunas de las curvas teóricas usadas en la literatura a
través del modelo de diferencias finitas para describir el efecto de la
combinación isoterma de cloruro en los perfiles de concentración de cloruro en
el hormigón, analizando el ajuste conseguido a los valores experimentales.
Estudiaron tres casos diferentes de combinación en el análisis numérico de
diferencias finitas:
No combinación (ecuación 6.15)
Combinación isoterma lineal (ecuación 6.16).
Combinación no lineal, eligiendo para ello la isoterma Freuendlich por su mejor
comportamiento frente a la isoterma Langmuir, que también plateaban en la
revisión inicial (ecuación 6.17)
En el caso de que no hay combinación:
Cb = 0
Isoterma lineal
202
Pq…
Pq†
=0
+{W = Dc
(6.15)
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
‡ = ˆ7
9‡
=ˆ
97
+{W =
+{
1+
ˆ
‰6
(6.16)
Isoterma Freundlich
+{W =
1+
+{
1
‹S
‰6 ˆŠ7
(6.17)
Los parámetros necesarios para el funcionamiento del modelo los obtuvieron a
partir de las curvas que se muestran en la Figura 6.3.
Figura 6.3 Isotermas dell cloruro combinado para dos pastas de cementos una de 40% de escoria y
la otra con 40% de cenizas volantes con una relación agua/cemento = 0,3 (Martin-Pérez
(Martin
et al.,
2000)
Figura 6.4 Curvas de isotermas idealizadas para un hormigón con un 40% de escoria y a/cm = 0,3
de acuerdo con la isoterma de la figura 6.2 para dos condiciones de exposición diferentes: (a) Cs =
0,5 M y (b) Cs = 2,5 M. (Se suponía que ωe = 8% y que el contenido del material cementicio
ce
era de
450 kg/m3 de hormigón) (Martin
(Martin-Pérez et al., 2000)
203
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
Las figuras 6.4 – 6.8 muestran la influencia de diferentes combinaciones isotermas
en el cálculo numérico del perfil de concentración de cloruros.
Figura 6.5 Perfiles de concentración de cloruro
libre a 5 años de exposición para una
concentración de cloruro Cs = 0,5 M (Martin
(Martin-Pérez
et al., 2000)
Figura 6.7 Perfiles de concentración de cloruro
libre a 5 años de exposición para una
concentración de cloruro Cs = 2,5 M (Martin
(MartinPérez et al., 2000)
Figura 6.6 Perfiles de concentración de
d
cloruro total a 5 años de exposición para una
concentración de cloruro Cs = 0,5 M (Martin(Martin
Pérez et al., 2000)
Figura 6.8 Perfiles de concentración de cloruro
libre a 5 años de exposición para una
concentración de cloruro Cs = 2,5 M (Martin(Martin
Pérez et al., 2000)
El estudio se realizó a diferentes tiempos de exposición en el medio agresivo: 6
meses, 5, 30 y 50 años. Según los resultados obtenidos del estudio de Martín-Pérez
Martín
B. et al (2000), se observó que los perfiles de cloruro dependen mucho de las
relaciones
ones de la combinación de cloruros utilizadas en el análisis. En consecuencia,
la comprensión de las propiedades de combinación de un determinado sistema de
cemento y el uso de la relación de combinación adecuada en los cálculos numéricos
permite al ingeniero
ero una mejor estimación de profundidad de penetración de
cloruros y, por lo tanto, en la predicción de la vida en servicio de la estructura de
204
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigón armado deducido a partir del cálculo del tiempo de despasivación del
acero de la armadura.
6.2 DESARROLLO DE UN MODELO DE DIFUSIÓN DE CLORUROS
MEJORADO EN LOS HORMIGONES ESTUDIADOS
El objetivo de este estudio es proponer una modificación del coeficiente de
difusión de cloruros para considerar el contenido de poros capilares y su evolución
temporal, la humedad interior, la temperatura y la edad en los diferentes tipos de
hormigones investigados que incluyen distintas dosificaciones con la presencia de
adiciones minerales. Con el fin de analizar la fiabilidad del coeficiente de la difusión
modificado para predecir los perfiles de concentración de cloruros encontrados en
la campaña experimental efectuada en esta tesis con un ajuste adecuado, se ha
desarrollado un modelo numérico en el programa Mathlab para resolver las
ecuaciones matemáticas y obtener las concentraciones de cloruro estimadas
numéricamente.
Las expresiones matemáticas del desarrollo de las ecuaciones de transporte
constituyentes del modelo se obtienen a partir del balance de masas (ecuación
(6.18)), la conservación de la energía y las ecuaciones constitutivas del material y
se exponen en los apartados siguientes.
R
P∅
P€
+
PŽ
Pu
+
P
P
Difusión
+
PŽ´
Pu
+
P´
P
absorción
=0
(6.18)
La Tabla 6.2 muestra la correspondencia entre la ecuación (6.18) y las diferentes
ecuaciones de transporte. Para completar la definición matemática del problema,
los aspectos físicos que se exponen en los apartados siguientes también deben ser
considerados en el establecimiento del procedimiento de la solución numérica.
205
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
Tabla 6.2 Correspondencia entre la ecuación (6.18) y las diferentes ecuaciones
diferenciales de transporte
Aspectos físicos
ø
5u
k
Ingreso de cloruro A' 1
Difusión
de h
humedad
9‰? /9ℎ
^' '•
Transferencia de T
calor
Transporte
oxigeno
de C0
1
−+W' . 9A'
/98
−+ℎ . 9ℎ/98
−–. 9[/98
−+0 . 90 /98
5
−+W' . 9A'
/9“
−+ℎ . 9ℎ/9“
−–. 9[/9“
5ú
5´
9A' . 5”8 9A' . 5”“
0
0
0
0
−+0 . 90 /9“ −0 . 5”8 −0 . 5”“
Para la modelización del fenómeno estudiado se ha seguido el siguiente
procedimiento. En primer lugar se ha establecido un modelo de los principales
procesos que tienen lugar en el hormigón en ambiente marino. Como toda
aproximación numérica, el modelo desarrollado supone una simplificación de los
procesos reales y en su formulación únicamente se han considerado los fenómenos
que resultan más relevantes para describir el transporte de cloruros en el caso
concreto que nos ocupa en esta tesis. Así, por ejemplo se han considerado la
difusión y los procesos de combinación del cloruro con las fases sólidas del
hormigón, pero no se han tenido en cuenta otros mecanismos de transporte que en
principio no contribuyen en el caso de estudio al transporte de cloruros, como son
la electromigración o la convección. Las ecuaciones resultantes de esta
modelización son resueltas para obtener una aproximación numérica de la
concentración de cloruros en función de las distintas variables del problema
(posición, tiempo, humedad relativa, porosidad y composición). La resolución de
estas ecuaciones implica el conocimiento de ciertos parámetros cuyo valor es en
principio desconocido, y que para el modelo desarrollado se pueden deducir a
partir de la experimentación, por lo que realmente se ha obtenido un modelo
predictivo. Como ya se ha descrito a lo largo del presente capítulo resultan
determinantes para cualquier modelo de difusión de cloruros, el coeficiente de
difusión y los parámetros que definen la isoterma de combinación de cloruros. La
deducción de los parámetros más importantes del modelo a partir de la
206
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
experimentación constituye un paso fundamental del procedimiento numérico
desarrollado, de tal forma que al ser extraídos de ensayos experimentales distintos
de la penetración de cloruros hacer que el modelo pueda aportar una predicción
numérica del perfil de cloruros, y por tanto de la vida de servicio de la estructura.
Posteriormente los datos experimentales del perfil de cloruros se ha utilizado para
observar el grado de ajuste de valores numéricos aportados por el modelo a las
penetraciones de cloruros reales obtenidas.
6.2.1 Descripción del modelo
Como ya se ha comentado anteriormente son varios los parámetros que afectan a
la difusión del ión cloruro de forma más significativa. Estos parámetros son
primero analizados y formulados por separado y para luego ser combinados en el
desarrollo del modelo en Mathlab. Algunos estudios (Vu KAT et al., 2000; MartinPérez et al., 2001; FIB, 2006; Sagüés, 2001; Izquierdo, 2003) han propuesto
ecuaciones para el coeficiente de difusión estimadas con base en diferentes
métodos experimentales y analíticos. Sin embargo, es comúnmente aceptado que la
relación agua-material cementicio es el parámetro que tiene una influencia más
significativa en el coeficiente de difusión. Con base en esta hipótesis se ha
formulado el coeficiente de difusión utilizado en el presente estudio, basado en el
coeficiente de difusión propuesto por (Papadakis et al., 1996) que se expresa en la
ecuación (6.19):
+ {,067,—
š
š
1 + ^{ '
^{ ' − 0,85
= +˜V U 0.15
š z
š ^ x
1 + ^{ '
1 + ^{ ' + ^{ '
D
(6.19)
Donde +˜V U es el coeficiente de difusión del ión cloruro en la solución infinita (lo
que equivale a 1,6 x 10-9 m2/s para el NaCl y 1,3 x 10-9 m2/s para CaCl2), ^{ es la
densidad del cemento, ^D es la densidad de áridos, a es el contenido de árido (), y c
es el contenido del material cementicio. Esta ecuación (6.19) se aplica cuando el
hormigón se encuentra completamente saturado, el cemento totalmente hidratado
y la temperatura de curado de 20 a 25 ºC. Este coeficiente lo contrastó con datos
207
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
experimentales, utilizando para la densidad del cemento de 3100 kg/m3 y de 2600
kg/m3 para los áridos, obteniendo resultados numéricos bastante ajustados.
Con base en estudios previos (Saetta AV et al., 1993; Martin-Pérez et al., 2000; Han
SH, 2007; Mihashi H. et al., 1989; Tumidajski PJ. et al., 1995; Kim JK, 1998) en este
modelo se proponen distintos factores de revisión del coeficiente de difusión de
acuerdo a la humedad, la edad, la temperatura de curado y la evolución del
volumen de los poros capilares. Las expresiones correspondientes a estos factores
se exponen en las siguientes secciones.
6.2.2 Dependencia de la humedad
La humedad interior en el hormigón es uno de los factores que más influencia tiene
en la difusión de cloruros en el interior del hormigón. En este trabajo se ha tenido
en cuenta este parámetro a través de un factor corrector del coeficiente de difusión
que tiene en cuenta la humedad. La formulación numérica ha sido propuesta por
Saetta et al (Saetta et al., 1993 y Mihashi H. et al.; 1989), y corresponde a la
expresión (6.20).
›1(˜) =
1
1 − ℎœ }
1+t
v
1 − ℎ{
(6.20)
Donde hE es la humedad relativa dentro del hormigón, hc es la humedad crítica y n
es un parámetro del material que depende de la dosificación del hormigón y de las
condiciones de curado.
En nuestro trabajo la humedad relativa dentro del hormigón (hE) se ha estimado
experimentalmente a partir de medidas de la resistividad eléctrica del hormigón.
A continuación se presentan sus valores en la tabla 6.3.
La resistividad eléctrica está relacionada con la microestructura de la matriz
cementicia, y con la estructura y distribución de los poros. Es simultáneamente
función de la concentración de iones y su movilidad dentro del hormigón. La
distribución química, el contenido de cemento, la relación agua/cemento, el uso de
adiciones minerales y de aditivos químicos, tienen influencia sobre la
208
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
microestructura y las características de la matriz cementicia, por lo que también
influyen en su resistividad eléctrica.
El ensayo de resistividad eléctrica se realizó según la norma UNE 83988 (Método
directo). Como indica la ley de Ohm, la resistividad es una propiedad volumétrica
del material e indica su resistencia al paso de las cargas eléctricas:
a=
= ^

(6.21)
Figura 6.9 La porosidad se puede evaluar por la resistencia al movimiento de las cargas eléctricas
(los iones) de la fase acuosa de los poros del hormigón
Donde R es la resistencia eléctrica que se mide aplicando un voltaje V y midiendo el
paso de corriente I. Esa relación es igual a la resistividad por el factor geométrico
l/A, es decir por la l = distancia entre electrodos y A = área transversal de paso de
la corriente.
A continuación, se exponen las ecuaciones utilizadas para el cálculo de la humedad
relativa dentro del hormigón:
: ž
^ = ^4 H J
:4
:4 ž
Ÿ = Ÿ4 H J
:
ℎœ = ˆ Ÿ :4 ž ℎœ = ˆ kŸ4 H J p
:
(6.22)
(6.23)
(6.24)
(6.25)
Donde t0 es el tiempo donde la conductividad llega alcanza su valor máximo, t es la
edad del hormigón en el momento de realizar el ensayo (182, 364 y 546 días), q y ε
son constantes dependen del material (q= ε + 0,25) y α es un constante depende del
ambiente (α = 2).
209
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
En las Figuras 6.10 (a, b, c y d) se exponen los valores de hE de la ecuación (6.24) en
función de la conductividad eléctrica (σ) dentro de cada tipo de hormigón.
Hormigón Fabricado con Cemento I sulfuresistente
Hormigón Fabricado con Humo de Sílice
0.9
0.7
0.6
Humedad Interior (hE)
Humedad Interior (hE)
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.4
0.3
0.2
0.1
0.1
0
0.5
0
0.005
0.01
0.015
0
0.02
0
0.005
Conductividad S/m
a) CPRS
Hormigón Fabricado con Cenizas Volantes
0.02
Hormigón Fabricado con Escoria
0.7
0.8
0.6
Humedad Interior (hE)
Humedad Interior (hE)
0.015
b) CPRS + HS
0.9
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.1
0
0.01
Conductividad S/m
0
0.005
0.01
0.015
0
0.02
0
0.005
Conductividad S/m
0.01
0.015
0.02
Conductividad S/m
c) CPRS + CV
d) EHA
Figura 6.10 Humedad relativa dentro de cada tipo de los hormigones estudiados pasadas en la
ecuación (6.24)
6.2.3 Dependencia de la temperatura
La temperatura tiene un efecto significativo en la velocidad de difusión en más de
un aspecto. Por un lado, los cambios de temperatura producen adsorción del calor
que modifica la difusión. Por otro lado, la temperatura aumenta la frecuencia de las
vibraciones térmicas de las especies que se difunden. Estas modificaciones pueden
ser tenidas en cuenta a través de la ley de Arrhenius (Saetta AV et al., 1993; Xi Y., y
Bažant Z. P., 1999; Martin-Pérez et al., 2001), que representa el segundo factor
corrector del coeficiente de difusión del modelo de desarrollado.
›2(¡) = ?81 B
210
¢
1
1
>
− FE
a [067 [
(6.26)
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Donde E es la energía de activación aparente del proceso de difusión de cloruro
(30,8 KJ/mol), R es la constante de los gases (8,314 J/K mol), Tref la temperatura de
curado de referencia y T la temperatura de curado, ambas temperaturas en grados
Kelvin.
6.2.4 Dependencia del tiempo
El hormigón es un sistema que evoluciona con el tiempo, debido especialmente a
las reacciones de hidratación de los componentes del mismo y éstos con las
especies existentes en el medio en el que se encuentra, produciéndose cambios de
composición y microestructurales que indudablemente influyen en la difusión de
cloruros. Son varios los autores que han estudiado este aspecto, tratado de una
expresión para valorar el efecto de la edad, obteniendo valores adecuados del
coeficiente de difusión de cloruros en función del tiempo. Fruto de estos estudios y
después de realizar numerosos ensayos con diferentes tipos de hormigones y de
ambientes de exposición, se llegó a la siguiente expresión (Han SH, 2007; MartinPérez et al., 2001), que constituye el tercer factor corrector tenido en cuenta en el
desarrollo del modelo para Mathlab que se ha realizado en la presente tesis
(ecuación (6.27)):
›3(€)
1
28 4,X
= 1 + H − 1J H J
Š
t
(6.27)
Donde t es el tiempo y β es un parámetro del material que depende de la
dosificación del hormigón y de las condiciones del curado. La constante β, puede
reducir el error dado por la última edad supuesta (Han SH, 2007).
6.2.5 Dependencia de las reacciones químicas
Como ya se ha comentado, las reacciones químicas que tienen lugar en el hormigón
modifican la estructura porosa del hormigón y sus propiedades de transporte. Por
ejemplo, la formación de nuevas fases puede llevar a una reducción de la porosidad
del material y contribuir a reducir sus propiedades de transporte, al disminuir la
capacidad de los distintos compuestos para moverse en un material menos poroso.
Del mismo modo, la disolución de las fases existentes puede aumentar el espacio
211
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
de los poros y aumentar el coeficiente de difusión. Una versión modificada de la
relación Kozeny Karman (Glasser F. P., 2008) a menudo se utiliza en el transporte
de las aguas subterráneas para calcular el cuarto factor de corrección utilizado en
el modelo que se describe, F4(pc), que tiene en cuenta el efecto de los cambios
químicos en el mecanismo de difusión, centrado en nuestro caso en tenerlos en
cuenta a través de la evolución en la porosidad capilar.
La ecuación (6.28) (Glasser F. P., 2008) se ha utilizado para estimar el efecto de la
variación en la porosidad capilar del hormigón antes y después de la exposición a
cloruros, debido a la hidratación del cemento.
-.{
1 − -.{£¤¥.
›4(©{) = > ¦§¨. F x >
F
-.{£¤¥.
1 − -.{¦§¨.
(6.28)
Donde -.{£¤¥. y -.{¦§¨. son los volúmenes de la porosidad capilar antes y después
de la exposición en al medio agresivo con presencia de cloruros, que para las
simulaciones numéricas realizadas se han determinado experimentalmente
mediante el ensayo de porosimetría por intrusión de mercurio (% del peso del
hormigón).
6.2.6 Coeficiente de difusión de cloruros modificado
Con las correcciones descritas anteriormente, finalmente se obtiene la expresión
general del coeficiente de difusión modificado utilizado en el desarrollo de nuestro
modelo de difusión:
+ { = +{,067,— ›1(˜) ›2(¡) ›3(€) ›4(©)
(6.29)
6.3 LOS RESULTADOS OBTENIDOS DEL MODELO NUMÉRICO DE
DIFUSIÓN DE CLORUROS
En las Figuras 6.11 (a, b, c y d) – 6.13 (a, b, c y d) se muestran los perfiles de
concentración de cloruro total frente la profundidad de penetración del ión
cloruro, a las distintas edades de exposición al medio agresivo con agua saturada
de NaCl (6, 12 y 18 meses) y para cada una de las cuatro dosificaciones estudiadas
en este trabajo (CPRS, CPRS + HS, CPRS + CV y EHA). En estas Figuras se muestran
212
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
las concentraciones del ión cloruro obtenidas experimentalmente, junto con las
obtenidas numéricamente a partir de las simulaciones realizadas con el modelo
descrito anteriormente programado en Mathlab.
CPRS + HS - 182 días
Experimental
Númerico
0.5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
CPRS - 182 días
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
0
0
30
a) CPRS – NaCl - 182 días
5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
30
EHA - 182 días
Experimental
Númerico
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
25
b) CPRS + HS – NaCl - 182 días
CPRS + CV - 182 días
0.5
10
15
20
Profundidad (mm)
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
0
0
30
c) CPRS + CV – NaCl - 182 días
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
30
d) EHA – NaCl - 182 días
Figura 6.11 Perfiles de concentración de cloruros totales después de 182 días de exposición a la
solución de NaCl
CPRS + HS - 364 días
Experimental
Númerico
0.5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
CPRS - 364 días
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
a) CPRS – NaCl - 364 días
25
30
0
0
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
30
b) CPRS + HS – NaCl - 364 días
213
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
EHA - 364 días
Experimental
Númerico
0.5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
CPRS + CV - 364 días
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
0
0
30
c) CPRS + CV – NaCl - 364 días
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
30
d) EHA – NaCl - 364 días
Figura 6.12 Perfiles de concentración de cloruros totales después de 364 días de exposición a la
solución de NaCl
CPRS + HS - 546 días
Experimental
Númerico
0.5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
CPRS - 546 días
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
0
0
30
a) CPRS – NaCl - 546 días
5
Concentración Cl (%)
Concentración Cl (%)
30
EHA - 546 días
Experimental
Númerico
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
25
b) CPRS + HS – NaCl - 546 días
CPRS + CV - 546 días
0.5
10
15
20
Profundidad (mm)
Experimental
Númerico
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
30
c) CPRS + CV – NaCl - 546 días
0
0
5
10
15
20
Profundidad (mm)
25
30
d) EHA – NaCl - 546 días
Figura 6.13 Perfiles de concentración de cloruros totales después de 546 días de exposición a la
solución de NaCl
6.4 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Para evaluar la capacidad del programa desarrollado en Mathlab para reproducir
numéricamente los perfiles de ión cloruro encontrados experimentalmente, se
simularon los ensayos experimentales de penetración de cloruros mediante el
214
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
coeficiente de difusión propuesto, resultando las Figuras 6.11 - 6.13 que se
muestran en el apartado anterior.
Para describir la penetración de cloruros se hicieron una serie de ensayos de
laboratorio, cuyos resultados sirven para contrastar el modelo. Con este fin se
utilizaron unas probetas cilíndricas de tamaño 100 x 200 mm, para cada una de las
cuatro dosificaciones de hormigón investigada, manteniendo en todos los casos
una relación agua – material cementicio de 0,45. Después de 28 días en la cámara
de curado y bajo una temperatura de 23°C y 95 % de humedad, las probetas
fueron saturadas en la solución Ca(OH)2 durante un periodo de 10 días.
Posteriormente se sumergieron en una solución de NaCl con una concentración de
1 mol/l, durante diferentes tiempos de exposición. En este estudio se utilizaron 6,
12 y 18 meses de exposición, correspondiente aproximadamente a 182, 364 y 546
días. Finalmente a cada una de estas edades de exposición y para cada uno de los
cuatro tipos de hormigón analizados se hicieron medidas de concentración de
cloruros totales sobre muestras a distintas profundidades para dibujar los perfiles
experimentales de penetración de cloruros.
El modelo de transporte desarrollado se alimenta de parámetros distintos de la
concentración de cloruros y que son medidos experimentalmente a partir de
ensayos distintos del anteriormente descrito, por lo que se puede decir que la
aproximación numérica produce resultados realmente predictivos. Los valores de
los parámetros utilizados en las simulaciones del modelo numérico se resumen en
la Tabla 6.3.
215
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
Tabla 6.3 Parámetros del material utilizados en las ecuaciones numéricas de difusión
Tipo del
hormigón
Parámetros
Humedad
Ref.
relativa
dentro del hormigón
hE
Tiempo
Valor
182 días
0,64
364 días
0,61
546 días
0,60
capilares a los 28 días Vpc_ant.
28 días
6,9
CPRS
del
hormigón
de curado
Volumen de los poros
182 días
9,21
364 días
8,44
546 días
7,81
hormigón
c
380
Kg/m3
Contenido del árido
a
1809
Kg/m3
Contenido de agua
w
171
Kg/m3
capilares después de la
exposición en el medio
Vpc_dep.
NaCl
Contenido de material
cementicio
Humedad
relativa
dentro del hormigón
hE
182 días
0,36
364 días
0,29
546 días
0,28
% del peso
del
%
% del peso
Volumen de los poros
capilares a los 28 días Vpc_ant.
28 días
6,9
del
hormigón
de curado
CPRS + HS
%
% del peso
Volumen de los poros
Volumen de los poros
182 días
8,23
364 días
7,74
546 días
6,79
hormigón
c
342
Kg/m3
Contenido del árido
a
1867
Kg/m3
Contenido de agua
w
154
Kg/m3
capilares después de la
exposición en el medio
Vpc_dep.
NaCl
Contenido de material
cementicio
216
Unidad
% del peso
del
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Tipo del
hormigón
Parámetros
Humedad
Ref.
relativa
dentro del hormigón
hE
Tiempo
Valor
182 días
0,57
364 días
0,54
546 días
0,51
capilares a los 28 días Vpc_ant.
28 días
6,9
del
hormigón
de curado
CPRS + CV
%
% del peso
Volumen de los poros
Volumen de los poros
182 días
9,13
capilares después de la
364 días
8,13
546 días
7,95
hormigón
c
433
Kg/m3
Contenido del árido
a
1736
Kg/m3
Contenido de agua
w
194
Kg/m3
exposición en el medio
Vpc_dep.
NaCl
Contenido de material
cementicio
Humedad
relativa
dentro del hormigón
hE
182 días
0,44
364 días
0,36
546 días
0,35
% del peso
del
%
% del peso
Volumen de los poros
capilares a los 28 días Vpc_ant.
28 días
6,9
del
hormigón
de curado
EHA
Unidad
Volumen de los poros
182 días
7,02
capilares después de la
364 días
6,07
546 días
5,77
hormigón
c
380
kg/m3
Contenido del árido
a
1809
Kg/m3
Contenido de agua
w
171
Kg/m3
exposición en el medio
Vpc_dep.
NaCl
Contenido de material
cementicio
% del peso
del
217
Capítulo 6. Modelo numérico de difusión
El coeficiente de difusión + {,067,— se determina mediante la ecuación (6.19). Para
estas simulaciones los parámetros β, hc y n fueron estimados 0,8, 0,75 y 4
respectivamente, de acuerdo con los valores habitualmente utilizados en la
literatura (Kim JK, 1998, Han SH, 2007; Martin-Pérez et al., 2001).
De la comparación de los resultados numéricos con los experimentales mostrados
en las Figuras 6.11 -6.13, se puede decir que el modelo consigue un buen ajuste de
los registros de los ensayos, por lo que realmente se puede decir que es posible
obtener predicciones adecuadas de la penetración de cloruros con el tiempo. Como
consecuencia con este modelo sería posible predecir la vida útil de una estructura,
una vez establecido el criterio más conveniente para establecer la misma.
En otros estudios sobre los modelos numéricos de difusión se observa una
desviación entre los valores experimentales de la penetración de cloruro y los
numéricos (Han SH, 2007). La aproximación numérica utilizando las funciones de
corrección numérica de parámetros, basada en los valores experimentales, que se
ha utilizado en este trabajo, podría aumentar la precisión de la evaluación de la
penetración de iones de cloruro.
218
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
7
CAPÍTULO 7
CONCLUSIONES
FINALES
TRABAJO FUTURO
Y
A través de los distintos capítulos que componen este trabajo de investigación, se
han realizado diversas observaciones y comentarios importantes, todos
relacionados directamente con los objetivos propuestos en el primer capítulo de
esta tesis. A continuación, se hace una recopilación de todas estas consideraciones
con el propósito de satisfacer tanto el objetivo general del que parte este estudio,
como cada uno de los objetivos específicos.
219
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
7.1 CONCLUSIONES GENERALES
•
El empleo de adiciones minerales al hormigón mejora sus propiedades
mecánicas, y densifica su estructura porosa. Es muy importante destacar la
distinta evolución de la distribución porosa con la hidratación, en los
hormigones estudiados. Una selección basada solo en el comportamiento
del material a los 90 días (el tiempo requerido para el desarrollo de
reacciones de hidratación con ciertas adiciones) podría determinar graves
perjuicios en durabilidad, al permitir la penetración inicial de los agresivos,
al entrar en servicio en tiempos más cortos.
•
El coeficiente de permeabilidad al oxigeno resulta un parámetro más
sensible para caracterizar las diferentes dosificaciones estudiadas en
relación a su capacidad de transporte que el resto de las características
estudiadas. Si bien ,por si solo, no puede determinar el comportamiento del
material.
•
El tipo de adición más apropiado depende del medio agresivo. El hormigón
fabricado con cemento de escoria de alto horno tiene un buen
comportamiento, tanto en durabilidad como en propiedades mecánicas, en
todos los medios agresivos estudiados. No se recomienda la utilización de
humo de sílice como adición en ambientes ricos en sulfato de magnesio,
debido a la temprana descalcificación del C-S-H por la ausencia del CH en la
pasta.
•
El uso de la técnica del análisis térmico diferencial para supervisar la
evolución de la formación de la brucita, ettringita, yeso y el contenido de la
portlandita durante el ataque de los iones sulfato y magnesio a los
materiales cementicios, ha demostrado ser una poderosa herramienta para
dar información cuantitativa con respecto a la magnitud del deterioro.
220
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
7.2 CONCLUSIONES ESPECÍFICAS
7.2.1 Conclusiones relativas a las propiedades de los hormigones
estudiados antes de la exposición en los medios agresivos
•
Los resultados obtenidos en los hormigones estudiados se pueden agrupar
en dos comportamientos diferenciados. En primer lugar se puede decir que
la pareja los hormigones CPRS y CPRS + CV presentan un comportamiento
similar, con menores resistencias, y mayor permeabilidad a los fluidos. Por
otro lado los hormigones CPRS + HS y EHA, igualmente presentan un
comportamiento también análogo, con mayor resistencia y menor
capacidad de transporte de fluidos.
•
Los hormigones en cuya dosificación tienen humo de sílice y cemento de
escoria de alto horno (CPRS + HS y EHA), presentaron una permeabilidad al
agua menor que en los hormigones fabricados con cemento resistente al
sulfato sin adiciones y aquellos con adición de cenizas volantes (CPRS y
CPRS + CV), cuando las muestras fueron sometidas a un presión de 5 bares.
La baja permeabilidad de estos hormigones se debe principalmente a la
densificación de la estructura porosa.
•
Los datos de la permeabilidad al oxigeno permiten conocer además de la
porosidad conectada, la importancia de los cambios de distribución del
material. En nuestro estudio los hormigones fabricados con cenizas
volantes
mostraron
variaciones
del
coeficiente
de
permeabilidad
significativas a distintas alturas de la probeta, provocados por la
segregación de la ceniza.
•
La distribución porosa de los hormigones con humo de sílice y cemento de
escoria de alto horno (CPRS + HS y EHA), presentan una estructura porosa
similar. Sin embargo en el caso del HS se obtiene la densificación a edades
muy tempranas.
221
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
7.2.2 Conclusiones relativas a los mecanismos de transporte de los
hormigones estudiados en los medios agresivos
Agua saturada con hidróxido de calcio
•
Los datos obtenidos del coeficiente de permeabilidad al oxigeno muestran
que la incorporación de las adiciones minerales (humo de sílice, cenizas
volantes y la escoria) al hormigón modifican su estructura porosa y permite
conseguir hormigones mas impermeables.
•
Con base en los datos obtenidos a partir del ensayo de penetración de agua
bajo presión no se observa una clara correlación con los resultados de la
porosimetría por intrusión de mercurio para los distintos hormigones y
exposición a los distintos medios, como sí ocurre con el ensayo de
permeabilidad al oxígeno. Por lo tanto se considera que este ensayo es
menos adecuado para la evaluación de la durabilidad de los hormigones
estudiados que el ensayo de permeabilidad al oxigeno.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la permeabilidad al oxigeno está
influenciada por el tiempo de exposición en el medio de agua saturada con
hidróxido de calcio, probablemente por la saturación de los poros por
precipitación de sales cálcicas.
Cloruro sódico
•
El empleo de adiciones minerales mejoró considerablemente la resistencia
del hormigón a la penetración del ión cloruro. A lo largo del aumento del
tiempo de exposición los hormigones CPRS + HS y EHA presentaron la
mejor evolución de la resistencia a la penetración de los iones cloruro,
reduciendo claramente los coeficientes de difusión a cloruros con la edad.
•
La posibilidad de formación de compuestos alumínicos entre el cloruro y la
adición de escoria, reduce la velocidad de avance del cloruro en estos
hormigones.
222
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la permeabilidad al oxigeno está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de cloruro sódico.
Sulfato sódico
•
El alto valor del coeficiente de permeabilidad al oxigeno que presentaron
los hormigones CPRS + HS y CPRS + CV después de su exposición a sulfato
sódico, muestran de forma clara el deterioro producido en ellos con el
tiempo de exposición, aumentando su capacidad de transporte de los gases.
En el caso opuesto se encuentra el hormigón fabricado con cemento de
escoria de alto horno, que fue el que presentó el mejor comportamiento
frente a la permeabilidad al gas en este medio.
•
Los resultados obtenidos de la penetración del ión sulfato en los
hormigones estudiados se agrupan en dos comportamientos diferenciados.
Los hormigones CPRS y CPRS + CV, presentaron, menores resistencias a la
difusión del ión sulfato en su interior. En cambio, los hormigones CPRS + HS
y EHA, presentaron mayores resistencias a la penetración de los iones
sulfatos.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la permeabilidad al oxigeno está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato sódico. La comparación múltiple ha
mostrado que el hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno
en este medio presentó diferencia significativa en la resistencia a la
permeabilidad al oxigeno en comparación con los demás hormigones
estudiados.
Sulfato magnésico
•
Los altos valores encontrados para el coeficiente de permeabilidad al
oxigeno de los hormigones expuestos a sulfato magnésico, muestran que
todos los hormigones sufrieron daño debido a la agresividad de este medio.
El hormigón que ha presentado mejor comportamiento frente la
223
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
permeabilidad al oxigeno es el fabricado con cemento de escoria de alto
horno.
•
Los resultados obtenidos de la penetración del ión magnesio muestran que
el empleo de adiciones minerales no mejoraron sensiblemente la
resistencia del hormigón a la difusión de este agresivo en su seno. El
hormigón EHA presentó la máxima velocidad de penetración del ión
magnesio.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la permeabilidad al oxigeno está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato sódico. La comparación múltiple ha
mostrado que el hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno
en este medio presentó diferencia significativa en la resistencia a la
permeabilidad al oxigeno en comparación con el hormigón fabricado con
humo de sílice.
7.2.3 Conclusiones relativas a las propiedades mecánicas de los hormigones
estudiados en los medios agresivos
Agua saturada con hidróxido de calcio
•
El desarrollo de las resistencias mecánicas aumenta en relación directa con
el tiempo de curado en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio,
especialmente en los hormigones fabricados con adiciones minerales. Esta
es la evolución que se puede considerar como normal, por lo que este medio
se ha tomado en este trabajo como medio de referencia para comparar el
comportamiento de los hormigones en los distintos medio agresivos
estudiados.
•
Las adiciones minerales (humo de sílice, cenizas volantes y escoria de alto
horno) mejoran las propiedades del hormigón en su resistencia a
compresión y modulo de elasticidad en este medio.
•
A partir de los resultados experimentales de esta tesis se puede decir que la
adición de cenizas volantes y humo de sílice no mejoran sensiblemente la
224
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
resistencia a tracción indirecta. En cambio el hormigón fabricado con
cemento de escoria de alto horno presenta el mejor comportamiento en la
resistencia a tracción, después de estas sumergido en este medio.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a compresión está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a tracción indirecta
está influenciada por el tiempo de exposición en el medio de sulfato sódico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que el módulo de elasticidad está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio.
Cloruro sódico
•
El comportamiento mecánico de los hormigones estudiados después de
haber sido expuestos al medio agresivo con presencia de agua saturada con
NaCl, sigue la una tendencia muy similar a la de los que fueron expuestos al
medio de agua saturada con hidróxido de calcio. Como consecuencia se
puede decir que los iones cloruro no afectan sensiblemente a las
propiedades mecánicas del hormigón.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a compresión está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de cloruro sódico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a tracción indirecta
está influenciada por el tiempo de exposición en el medio de cloruro sódico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que el módulo de elasticidad está
influenciada por el tiempo de exposición en el medio de cloruro sódico.
Sulfato sódico
•
Las adiciones minerales de humo de sílice y cenizas volantes no mejoraron
la resistencia a compresión del hormigón sumergido en el medio agresivo
con agua saturada de sulfato sódico.
225
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
•
Después de su exposición a este medio agresivo fueron los hormigones
fabricados con cemento sulforesistente sin adiciones y los fabricados con
cemento de escoria de alto horno (CPRS y EHA) los que presentaron el
mejor comportamiento resistente frente a compresión.
•
En cuanto a la resistencia a tracción y el módulo de elasticidad del
hormigón en este medio si se ha notado una mejora al añadir en los
hormigones adiciones minerales. Todas las adiciones estudiadas (humo de
sílice, cenizas volantes y la escoria de alto horno) mejoraron los resultados
experimentales de estas propiedades.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a compresión está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato sódico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a tracción indirecta
está influenciada por el tiempo de exposición en el medio de sulfato sódico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que el módulo de elasticidad está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato sódico.
Sulfato magnésico
•
Las adiciones de humo de sílice y cenizas volantes no mejoraron la
resistencia a compresión de los hormigones expuestos al medio con
presencia de sulfato magnésico. El hormigón fabricado con cemento de
escoria de alto horno (EHA) presenta los mejores resultados de resistencia
a compresión expuesto a este medio agresivo.
•
En el caso de la resistencia a tracción todos los hormigones presentaron un
buen comportamiento a lo largo del tiempo de exposición. La mejora de esta
característica resistente puede deberse en parte a la formación de sales en
los poros, lo que produce un aumento de la densidad y capacidad mecánica
del hormigón.
226
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
•
No se recomienda la utilización de la adición del humo de sílice para estar
en contacto con un medio agresivo con presencia de sulfato magnésico,
debido al mayor deterioro que ha demostrado experimentalmente durante
el tiempo de exposición en este medio.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a compresión está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato magnésico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la resistencia a tracción indirecta
está influenciada por el tiempo de exposición en el medio de sulfato
magnésico.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que el módulo de elasticidad está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato magnésico.
7.2.4 Conclusiones relativas a la microestructura de los hormigones
estudiados en los medios agresivos
Agua saturada con hidróxido de calcio
•
El hormigón fabricado con cemento de escoria de alto horno EHA,
presentaron una porosidad total menor que en el resto de los hormigones
estudiados, debido principalmente a la reacción puzolánica de la escoria.
•
La comparación de los difractogramas correspondientes a las muestras de
los hormigones estudiados en el medio de agua saturada con hidróxido de
calcio, después de permanecer sumergidos en ella durante 90, 182, 364 y
546 días, muestran un incremento progresivo de las diferentes fases
hidratadas. La menor intensidad del pico correspondiente a la formación de
portlandita en los hormigones con adiciones minerales nos confirma que las
reacciones puzolánicas reducen el contenido de la portlandita.
•
Los datos termogravimétricos de agua de gel y portlandita, muestran una
buena correlación con las resistencias mecánicas. El humo de sílice acelera
227
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
la reacción de hidratación del cemento, a las primeras edades. Esto hecho se
encuentra favorecido por el menor tamaño de las partículas del humo de
sílice.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la porosidad total está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio.
Cloruro sódico
•
Los hormigones mezclados con humo de sílice y escoria de alto horno (CPRS
+ HS y EHA) presentan una estructura muy compacta, como indica el menor
volumen de intrusión y el menor tamaño de poro encontrados en los
ensayos de porosimetría por intrusión de mercurio. La microestructura
porosa de los hormigones con adiciones minerales se ve considerablemente
refinada, al aumentar el tiempo a exposición a cloruro sódico. Como
consecuencia, las resistencias mecánicas aumentan también con la edad de
exposición.
•
La comparación de los difractogramas correspondientes a las muestras de
los hormigones estudiados expuestos a cloruro sódico, únicamente
muestran la presencia de la sal de Friedel con suficiente claridad en los
hormigones CPRS + CV y EHA, debido al contenido de la parte alumínica en
las cenizas volantes y la escoria de alto horno.
•
Los datos de la termogravimetría muestran claramente la formación de
compuestos alumínicos, que determinan el ensanchamiento de la banda del
gel en los hormigones con escoria.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la porosidad total está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de cloruro sódico.
Sulfato sódico
•
La microestructura porosa de los hormigones mezclados con cenizas
volantes y escoria de alto horno se ve refinada considerablemente, con la
228
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
exposición a este medio. Como consecuencia, las resistencias mecánicas
también aumentan con el incremento del periodo de exposición.
•
A partir de los datos del análisis térmico diferencial y Rayos X se puede
confirmar que las reacciones puzolánicas de las adiciones minerales
reducen el contenido de portlandita, fijando la cal, produciendo una mejora
notable de la resistencia a la penetración del ión sulfato. En todos los
hormigones estudiados se detectó por estas técnicas la presencia de
ettringita al estar sumergidos en este medio.
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la porosidad total está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato sódico.
Sulfato magnésico
•
El hormigón mezclado con humo de sílice sufre un deterioro significativo,
debido a la descalcificación del gel CSH producido por el ataque del ión
magnesio.
Los
hormigones
CPRS
y
EHA
presentaron
el
mejor
comportamiento en este medio, reflejado en el menor volumen de intrusión
y el menor tamaño de poro medidos por porosimetría por intrusión de
mercurio. En sintonía con esta mejor microestructura, las resistencias
mecánicas de estos dos tipos de hormigón aumentaron durante la
exposición a sulfato magnésico.
•
La comparación de los difractogramas y las curvas del análisis térmico
diferencial correspondientes a las muestras exteriores de los hormigones
estudiados sumergidos en el medio de agua saturada con sulfato
magnésico, muestran un incremento progresivo de la fase de formación del
yeso. Ésta puede considerarse producida por la difusión del calcio al ser
sustituido por el magnesio.
•
El ensayo de análisis térmico diferencial es más sensible para la
identificación de la brucita que el ensayo de la difracción de rayos X, donde
apareció más claramente.
229
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
•
El análisis de la varianza ha mostrado que la porosidad total está
influenciada por el tipo de cemento, las adiciones minerales y el tiempo de
exposición en el medio de sulfato magnésico.
7.2.5 Conclusiones relativas al modelo de difusión desarrollado
En este estudio se ha desarrollado un modelo matemático en Mathlab para
estimar el perfil de la concentración del ión cloruro a partir de los datos de
dosificación del hormigón y parámetros microestructurales del material,
porosidad y resistividad. Con base de los resultados obtenidos de este estudio,
se ha obtenido las siguientes conclusiones:
•
El
coeficiente
de
difusión
obtenido
en
este
estudio,
varía
considerablemente en función de la resistividad, el volumen de los poros
capilares y la concentración superficial.
•
La variable mas determinante en el mecanismo de penetración de cloruros
es la hE. La estimación de este parámetro a partir de las variaciones de
resistividad nos ha permitido obtener curvas de penetración muy
parecidas a las experimentales.
7.3 FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN
Los resultados obtenidos nos han permitido conocer mejor el comportamiento de
hormigones en ambientes agresivos y su relación con diferentes parámetros
microestructurales. Existen sin embargo aspectos en los que sería conveniente
adquirir un mayor conocimiento:
•
Caracterización microestructural:
La aplicación de las técnicas habituales de caracterización microestructural lleva
necesariamente asociado el cambio de escala entre el resultado obtenido y su
extrapolación al material. Los procedimientos habituales en este campo utilizan
pequeñas cantidades de material, del orden de gramos o miligramos. La
heterogeneidad
del
material
dificulta
necesariamente
la
interpretación.
Habitualmente el problema se aborda multiplicando el número de ensayos, pero
230
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
podría mejorarse mucho la cuantificación utilizando parámetros de calibrado. Por
ello nuestra primera propuesta sería: establecer una metodología de ensayos
microscópicos en hormigón que nos permitiera mejorar el nivel de representatividad
de los resultados.
•
Ensayos macroscópicos:
En el trabajo se han llevado a cabo una serie de ensayos habituales en laboratorio
para calibrar la durabilidad del hormigón. Los distintos parámetros obtenidos
ofrecen información sobre el material, pero no queda suficientemente definido el
margen de significación de los mismos. Seria de interés: Conocer el rango de
variación que pueden ofrecer los parámetros estimados por los ensayos de
durabilidad para hormigones con comportamientos similares
•
Mecanismos de transporte:
Los ensayos realizados han puesto de manifiesto que las medidas de resistividad
pueden permitirnos estimar parámetros determinantes para predecir el
comportamiento frente a la penetración de cloruros. Pero las expresiones
analíticas obtenidas en el estudio, al igual que las empleadas por otros autores
establecen una relación entre esta variable y el tipo de material ensayado.
Sería pues necesario: Definir mejor los parámetros de variación para cada tipo de
material y fundamentalmente la magnitud de su rango de variación.
•
Extensión modelo de difusión
En esta tesis se ha desarrollado un modelo de difusión de cloruros en hormigón
para medio marino sumergido. El modelo aporta predicciones de perfiles de
concentración de cloruros con un buen ajuste en medios saturados, teniendo en
cuenta la evolución temporal del material. El siguiente paso sería: Extender el
modelo para simular adecuadamente la difusión de cloruros en medios no saturados
para tener en cuenta también el medio marino en carrera de mareas.
231
Capítulo 7. Conclusiones finales y trabajo futuro
232
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
8
CAPÍTULO 8
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Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
245
Capítulo 8. Referencias bibliográficas
246
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
9
ANEJOS
247
Anejos
248
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
10 ANEJO 1
CLASIFICACIÓN DEL TAMAÑO DE
POROS OBTENIDAS A PARTIR DE
LOS RESULTADOS DEL ENSAYO DE
POROSIMETRÍA POR INTRUSIÓN
DE MERCURIO
249
Anejos
•
Clasificación del tamaño de poros para los hormigones estudiados a
los 28 y 91 días de curado
Tabla A1.1 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones estudiados a los 28 y 91 días de
curado
CPRS
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
28
0.4491524
9.6690936
0.161138
10.279384
91
0.4083142
9.6640538
0.285664
10.358032
CPRS + HS
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
28
0.4704868
8.9937152
0.332446
9.796648
91
0.4174672
8.5032048
0.304422
9.225094
CPRS + CV
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
28
0.3653064
13.3203496
0.357984
14.04364
91
0.330638
11.430854
0.36725
12.128742
EHA
TIEMPO (DÍAS)
250
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
28
0.3636566
10.7435654
0.27798
11.385202
91
0.3892172
7.5399928
0.251538
8.180748
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS
D > 10000 nm
CPRS + HS
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
% Poros
15
% Poros
15
6
3
10 nm < D < 10000 nm
6
3
0
28 días
0
91 días
28 días
91 días
Tiempo de hidratación
Tiempo de hidratación
a) CPRS
b) CPRS + HS
CPRS + CV
D > 10000 nm
EHA
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
D > 10000 nm
15
12
12
9
9
% Poros
15
% Poros
D < 10 nm
6
3
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
6
3
0
28 días
91 días
0
28 días
Tiempo de hidratación
c) CPRS + CV
91 días
Tiempo de hidratación
d) EHA
Figura A1.1 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones estudiados a los 28 y 91 días de
curado
251
Anejos
•
Clasificación del tamaño de poros para los hormigones estudiados en
los medios agresivos a los 182, 364 y 546 días
a) Agua saturada con Ca(OH)2
Tabla A1.2 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en agua saturada con
hidróxido cálcico
CPRS + Ca(OH)2
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.50112594
8.27835246
0.6120828
9.3915612
364
0.58737357
8.19952835
0.38484258
9.1717445
546
0.4822844
7.6016124
0.3475452
8.431442
CPRS + HS + Ca(OH)2
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.5069691
9.3633914
0.3628295
10.23319
364
0.4516146
9.3376974
0.249528
10.03884
546
0.5274118
7.4389262
0.397023
8.363361
CPRS + CV + Ca(OH)2
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.4031104
9.2447936
0.471296
10.1192
364
0.3254272
8.9163648
0.582848
9.82464
546
0.4622464
8.0815616
0.459424
9.003232
EHA + Ca(OH)2
TIEMPO (DÍAS)
252
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.3641312
7.1779408
0.53901
8.081082
364
0.367024
7.280816
0.50172
8.14956
546
0.3011902
6.7405178
0.393692
7.4354
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS + Ca(OH)
D > 10000 nm
CPRS + HS + Ca(OH)
2
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
% Poros
15
% Poros
15
6
3
0
2
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
6
3
182 días
364 días
0
546 días
182 días
a) CPRS sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2
EHA + Ca(OH)
2
10 nm < D < 10000 nm
546 días
b) CPRS + HS sumergido en agua saturada
con Ca(OH)2
CPRS + CV + Ca(OH)
D > 10000 nm
364 días
Tiempo de hidratación
Tiempo de hidratación
2
D < 10 nm
D > 10000 nm
15
15
12
12
9
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
% Poros
% Poros
9
6
6
3
3
0
182 días
364 días
546 días
Tiempo de hidratación
0
182 días
364 días
546 días
Tiempo de hidratación
c) CPRS + CV sumergido en agua saturada
con Ca(OH)2
d) EHA sumergido en agua saturada con
Ca(OH)2
Figura A1.2 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en agua saturada
con hidróxido cálcico
253
Anejos
b) Cloruro sódico
Tabla A1.3 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
cloruro sódico
CPRS + NaCl
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.388378
9.211822
0.46
10.0602
364
0.511106
8.445784
0.27968
9.23657
546
0.433159
7.818781
0.37329
8.62523
CPRS + HS + NaCl
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.356247
8.234943
0.39215
8.98334
364
0.395761
7.743019
0.20884
8.34762
546
0.332948
6.796592
0.47587
7.60541
CPRS + CV + NaCl
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.378688
9.13419945
0.38648
9.8993655
364
0.332806
8.130791475
0.44319
8.90678925
546
0.431752
7.958083606
0.43799
8.827828802
EHA + NaCl
TIEMPO (DÍAS)
254
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.510324
7.021486
0.45977
7.99158
364
0.594849
6.076301
0.33235
7.0035
546
0.261303
5.778267
0.39284
6.43241
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS + NaCl
D > 10000 nm
10 nm < D < 10000 nm
CPRS + HS + NaCl
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
546 días
182 días
Tiempo de hidratación
a) CPRS sumergido en la solución de
cloruro sódico
10 nm < D < 10000 nm
546 días
b) CPRS + HS sumergido en la solución de
cloruro sódico
CPRS + CV + NaCl
D > 10000 nm
364 días
Tiempo de hidratación
EHA + NaCl
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
Tiempo de hidratación
546 días
182 días
364 días
546 días
Tiempo de hidratación
c) CPRS + CV sumergido en la solución de
d) EHA sumergido en la solución de
cloruro sódico
cloruro sódico
Figura A1.3 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
cloruro sódico
255
Anejos
c) Sulfato sódico
Tabla A1.4 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
sulfato sódico
CPRS + Na2SO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.372972
7.696545
0.449497
8.519014712
364
0.402728
8.388666
0.186869
8.97826252
546
0.418082
8.593292
0.258808
9.2701822
CPRS + HS + Na2SO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.349232
8.215508
0.51428
9.07902
364
0.379822
8.413078
0.29394
9.08684
546
0.403627
9.059723
0.29118
9.75453
CPRS + CV + Na2SO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.446016
9.339564
0.49128
10.27686
364
0.260452
7.977688
0.3772
8.61534
546
0.409308
6.916192
0.35351
7.67901
EHA + Na2SO4
TIEMPO (DÍAS)
256
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm
POROS TOTALES (%)
182
0.328274
8.691407
0.17611
9.19579111
364
0.428007
7.361173
0.41653
8.20571
546
0.3289
6.28406
0.39583
7.00879
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS + Na SO
2
D > 10000 nm
CPRS + HS + Na SO
4
2
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
4
10 nm < D < 10000 nm
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
546 días
182 días
Tiempo de hidratación
a) CPRS sumergido en la solución de
sulfato sódico
CPRS + CV + Na SO
2
D > 10000 nm
546 días
b) CPRS + HS sumergido en la solución de
sulfato sódico
EHA + Na SO
4
10 nm < D < 10000 nm
364 días
Tiempo de hidratación
2
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
4
10 nm < D < 10000 nm
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
Tiempo de hidratación
546 días
182 días
364 días
546 días
Tiempo de hidratación
c) CPRS + CV sumergido en la solución de
d) EHA sumergido en la solución de
sulfato sódico
sulfato sódico
Figura A1.4 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
sulfato sódico
257
Anejos
d) Sulfato magnésico
Tabla A1.5 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
sulfato magnésico
CPRS + MgSO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.493304
8.419886
0.26726
9.18045
364
0.375314
7.981966
0.4577
8.81498
546
0.365677
6.886683
0.25967
7.51203
CPRS + HS + MgSO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.292675
7.268575
0.5405
8.10175
364
0.442773
9.219757
0.38594
10.04847
546
0.739059
9.998031
0.40572
11.14281
CPRS + CV + MgSO4
TIEMPO (DÍAS)
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.309833
8.610947
0.53774
9.45852
364
0.284441
8.748119
0.45747
9.49003
546
0.381731
7.621809
0.36685
8.37039
EHA + MgSO4
TIEMPO (DÍAS)
258
D > 10000 nm
10 ≤ D ≤ 10000 nm
D < 10 nm POROS TOTALES (%)
182
0.354062
7.586688
0.41078
8.35153
364
0.472512
7.583468
0.28566
8.34164
546
0.306107
6.031083
0.2346
6.57179
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
CPRS + HS + MgSO
CPRS + MgSO
4
4
D > 10000 nm
10 nm < D < 10000 nm
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
10 nm < D < 10000 nm
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
546 días
182 días
Tiempo de hidratación
a) CPRS sumergido en la solución de
sulfato magnésico
EHA + MgSO
4
10 nm < D < 10000 nm
546 días
b) CPRS + HS sumergido en la solución de
sulfato magnésico
CPRS + CV + MgSO
D > 10000 nm
364 días
Tiempo de hidratación
4
D < 10 nm
D > 10000 nm
12
12
9
9
D < 10 nm
% Poros
15
% Poros
15
10 nm < D < 10000 nm
6
6
3
3
0
0
182 días
364 días
Tiempo de hidratación
546 días
182 días
364 días
546 días
Tiempo de hidratación
c) CPRS + CV sumergido en la solución de
d) EHA sumergido en la solución de
sulfato magnésico
sulfato magnésico
Figura A1.5 Clasificación del tamaño de poros para los hormigones sumergidos en la solución de
sulfato magnésico
259
Anejos
260
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
11 ANEJO 2
VALORES RELATIVOS DE LAS
PROPIEDADES
DE
LOS
HORMIGONES ESTUDIADOS ANTES
Y DESPUÉS DE LA EXPOSICIÓN EN
LOS MEDIOS AGRESIVOS
261
Anejos
•
Valores relativos de las propiedades de los hormigones estudiados
antes de la exposición en los medios agresivos
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.5
Valores relativos
1
0.5
0
Resistencia a Compresión Permeabilidad al Gas
Penetración de Agua
Porosidad
Figura A2.1 Valores relativos de la propiedades de los hormigones estudiados antes de la
exposición en los medios agresivos al hormigón de referencia (CPRS)
262
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
•
Valores relativos de los mecanismos de transporte de los hormigones
después de la exposición
1. Permeabilidad al gas
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas en Ca(OH)
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.2 Valores relativos del coeficiente de permeabilidad al oxigeno respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio agua saturada con Ca(OH)2
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de NaCl
Cloruro sodico
6
5
4
3
2
1
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.3 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio NaCl a
182 días de exposición
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Agua saturada
Cloruro sodico
6
5
4
3
2
1
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.4 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio NaCl a 364
días de exposición
263
Anejos
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas en NaCl
Cloruro sodico
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Valores relativos de la penetración media de agua bajo presión
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de NaCl
Agua saturada
6
5
4
3
2
1
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
2
1.5
1
0.5
0
182
2
10
8
6
4
2
0
CPRS+CV
EHA
Agua saturada
8
6
4
2
0
CPRS
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de Na SO
2
CPRS+CV
EHA
Figura A2.8 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio Na2SO4 a
364 días de exposición
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas en Na SO
4
2
Sulfato magnesico
10
8
6
4
2
0
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.9 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio Na2SO4 a
546 días de exposición
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
CPRS+HS
Tipos del hormigón
Figura A2.7 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio Na2SO4 a
182 días de exposición
264
4
Sulfato sodico
10
Tipos del hormigón
CPRS
546
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de Na SO
4
Sulfato sodico
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
2
Agua saturada
364
Figura A2.6 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno respecto al hormigón
de referencia (CPRS) en el medio NaCl
Influencia del hormigón a 182 días en el medio Na SO
CPRS+HS
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.5 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio NaCl a
546 días de exposición
CPRS
CPRS+CV
2.5
Tipos del hormigón
Agua saturada
CPRS+HS
3
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
4
EHA
12
10
8
6
4
2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.10 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno respecto al hormigón
de referencia (CPRS) en el medio Na2SO4
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de MgSO
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de MgSO
4
Sulfato magnesico
20
15
10
5
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
4
Agua saturada
Agua saturada
20
15
10
5
0
CPRS
CPRS+HS
Tipos del hormigón
Valores relativos de la resistencia a compresión en MgSO
20
15
10
5
0
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.13 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio MgSO4 a
546 días de exposición
4
Valores relativos de la penetración media de agua bajo presión
Valores relativos del coeficiente de la permeabilidad al gas
4
Sulfato magnesico
CPRS+HS
EHA
Figura A2.12 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio MgSO4 a
364 días de exposición
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de MgSO
CPRS
CPRS+CV
Tipos del hormigón
Figura A2.11 Valores relativos del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio MgSO4 a
182 días de exposición
Agua saturada
Sulfato magnesico
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.14 Valores relativos del coeficiente
de permeabilidad al oxigeno respecto al
hormigón de referencia (CPRS) en el medio
MgSO4
265
Anejos
•
Valores relativos de las resistencias mecánicas de los hormigones
después de la exposición
1- Resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión en Ca(OH)
2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.15 Valores relativos de la resistencia a compresión respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio agua saturada con Ca(OH)2
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Cloruro sodico
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.16 Valores relativos de la resistencia
a compresión en el medio NaCl a 182 días de
exposición
266
Cloruro sodico
1.2
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.17 Valores relativos de la resistencia a
compresión en el medio NaCl a 364 días de
exposición
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Valores relativos de la resistencia a compresión en NaCl
CPRS
Cloruro sodico
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.6
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
182
Tipos del hormigón
Figura A2.18 Valores relativos de la resistencia
a compresión en el medio NaCl a 546 días de
exposición
2
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de Na SO
4
2
Agua saturada
Sulfato sodico
1.2
4
Sulfato sodico
1.2
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
546
Figura A2.19 Valores relativos de la resistencia a
compresión respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio NaCl
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de Na SO
Agua saturada
364
Tipos del hormigón
1
0.8
0.6
0.4
0.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
Tipos del hormigón
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.20 Valores relativos de la resistencia
a compresión en el medio Na2SO4 a 182 días de
exposición
Figura A2.21 Valores relativos de la resistencia a
compresión en el medio Na2SO4 a 364 días de
exposición
Valores relativos de la resistencia a compresión en Na SO
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de Na2SO4
Agua saturada
CPRS+HS
2
CPRS
Sulfato sodico
CPRS+HS
CPRS+CV
4
EHA
1.6
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.22 Valores relativos de la resistencia a
compresión en el medio Na2SO4 a 182 días de
exposición
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.23 Valores relativos de la resistencia
a compresión respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio Na2SO4
267
Anejos
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de MgSO
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de MgSO4
4
Agua saturada
Sulfato magnesico
Agua saturada
Sulfato magnesico
1.2
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
EHA
CPRS
Tipos del hormigón
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.24 Valores relativos de la resistencia
a compresión en el medio MgSO4 a 182 días de
exposición
Figura A2.25 Valores relativos de la resistencia a
compresión en el medio MgSO4 a 364 días de
exposición
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de MgSO
Valores relativos de la resistencia a compresión en MgSO
4
Agua saturada
CPRS+HS
4
CPRS
Sulfato magnesico
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.6
Valores relativos de la resistencia a compresión
Valores relativos de la resistencia a compresión
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.26 Valores relativos de la resistencia
a compresión en el medio MgSO4 a 182 días de
exposición
268
1.4
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.27 Valores relativos de la resistencia a
compresión respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio MgSO4
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
2- Resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta en Ca(OH)
2
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.28 Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio agua saturada con Ca(OH)2
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de NaCl
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Cloruro sodico
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Agua saturada
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.29 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta en el medio NaCl a 182 días
de exposición
Cloruro sodico
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.30 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio NaCl a 364 días de
exposición
269
Anejos
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de NaCl
Valores relativos de la resistencia a tracción idirecta en NaCl
CPRS
Cloruro sodico
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Agua saturada
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
2
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de Na SO
2
4
Agua saturada
Sulfato sodico
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
CPRS+CV
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
EHA
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de Na SO
2
0.6
0.4
0.2
0
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.35 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio Na2SO4 a 546 días
de exposición
270
2
CPRS
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
0.8
EHA
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta en Na SO
4
1
CPRS+CV
Figura A2.34 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta en el medio Na2SO4 a 364
días de exposición
Sulfato magnesico
1.2
CPRS+HS
Tipos del hormigón
Tipos del hormigón
Figura A2.33 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio Na2SO4 a 182 días
de exposición
4
Sulfato sodico
1.2
0
CPRS+HS
546
Figura A2.32 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio NaCl
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Agua saturada
CPRS
364
Tipos del hormigón
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de Na SO
Agua saturada
EHA
1
EHA
Figura A2.31 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio NaCl a 546 días de
exposición
CPRS+HS
CPRS+CV
1.2
Tipos del hormigón
CPRS
CPRS+HS
1.4
CPRS+HS
CPRS+CV
4
EHA
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.36 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio Na2SO4
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de MgSO
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de MgSO
4
4
Sulfato magnesico
Agua saturada
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Agua saturada
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
EHA
CPRS
Tipos del hormigón
4
CPRS
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS+CV
EHA
Valores relativos de la resistencia a tracción indirecta en MgSO
4
Sulfato magnesico
CPRS+HS
CPRS+CV
Figura A2.38 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio MgSO4 a 364 días
de exposición
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de MgSO
CPRS
CPRS+HS
Tipos del hormigón
Figura A2.37 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta en el medio MgSO4 a 182
días de exposición
Agua saturada
Sulfato magnesico
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.39 Valores relativos de la resistencia a
tracción indirecta en el medio MgSO4 a 546 días
de exposición
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.40 Valores relativos de la resistencia
a tracción indirecta respecto al hormigón de
referencia (CPRS) en el medio MgSO4
271
Anejos
3- Modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad en Ca(OH)
2
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.41 Valores relativos del modulo de elasticidad respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio agua saturada con Ca(OH)2
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Cloruro sodico
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.42 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio NaCl a 182 días de
exposición
272
Cloruro sodico
1.2
Valores relativos del modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.43 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio NaCl a 364 días de
exposición
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de NaCl
Agua saturada
Valores relativos del modulo de elasticidad en NaCl
CPRS
Cloruro sodico
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.6
Valores relativos del modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
182
EHA
Figura A2.44 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio NaCl a 546 días de
exposición
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de Na SO
2
Agua saturada
546
Figura A2.45 Valores relativos del modulo de
elasticidad respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio NaCl
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de Na SO
4
2
Agua saturada
Sulfato sodico
4
Sulfato sodico
1.2
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
Valores relativos del modulo de elasticidad
364
Tipos del hormigón
Tipos del hormigón
1
0.8
0.6
0.4
0.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
CPRS+HS
Tipos del hormigón
Figura A2.46 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio Na2SO4 a 182 días de
exposición
EHA
Figura A2.47 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio Na2SO4 a 364 días de
exposición
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de Na SO
2
Agua saturada
CPRS+CV
Tipos del hormigón
Valores relativos del modulo de elasticidad en Na SO
4
2
Sulfato magnesico
CPRS
CPRS+HS
4
CPRS+CV
EHA
1.6
Valores relativos del modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.48 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio Na2SO4 a 546 días de
exposición
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.49 Valores relativos del modulo de
elasticidad respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio Na2SO4
273
Anejos
Influencia del hormigón a 364 días en el medio de MgSO
Influencia del hormigón a 182 días en el medio de MgSO
4
4
Agua saturada
Agua saturada
Sulfato magnesico
1.2
Valores relativos del modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
Sulfato magnesico
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
CPRS
Tipos del hormigón
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.50 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio MgSO4 a 182 días de
exposición
Figura A2.51 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio MgSO4 a 364 días de
exposición
Valores relativos del modulo de elasticidad en MgSO
Influencia del hormigón a 546 días en el medio de MgSO
4
4
Agua saturada
CPRS+HS
CPRS
Sulfato magnesico
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
1.6
Valores relativos del modulo de elasticidad
Valores relativos del modulo de elasticidad
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
CPRS
CPRS+HS
CPRS+CV
EHA
Tipos del hormigón
Figura A2.52 Valores relativos del modulo de
elasticidad en el medio MgSO4 a 546 días de
exposición
274
1.4
182
364
546
Tipos del hormigón
Figura A2.53 Valores relativos del modulo de
elasticidad respecto al hormigón de referencia
(CPRS) en el medio MgSO4
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
12 ANEJO 3
DIGITALIZACIÓN DE LA HUELLA DE
LA MARCA DE AGUA DEL ENSAYO
DE PENETRACIÓN DE AGUA BAJO
PRESIÓN ANTES Y DESPUÉS DE LA
EXPOSICIÓN EN LOS MEDIOS
AGRESIVOS
275
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 90 días
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
21
20
Profundidad media (mm)
14
15
Profundidad máxima (mm)
18
Profundidad media (mm)
13
276
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 90 días
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
7,0
6,0
Profundidad media (mm)
5,0
5,0
Profundidad máxima (mm)
6,75
Profundidad media (mm)
5
277
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 90 días
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
13,0
13,0
Profundidad media (mm)
10,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
14,8
Profundidad media (mm)
10,3
278
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 90 días
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
6,0
6,0
Profundidad media (mm)
5,0
4,0
Profundidad máxima (mm)
7
Profundidad media (mm)
5
279
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 182 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
15,0
12
Profundidad media (mm)
11,0
10
Profundidad máxima (mm)
12,8
Profundidad media (mm)
11,1
280
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 364 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
25,0
20,0
Profundidad media (mm)
18,0
16,0
Profundidad máxima (mm)
18,8
Profundidad media (mm)
15,2
281
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 546 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
13,0
14,0
Profundidad media (mm)
12,0
12,0
Profundidad máxima (mm)
14,3
Profundidad media (mm)
12,4
282
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 182 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
14,0
10,0
Profundidad media (mm)
11,0
10,0
Profundidad máxima (mm)
11,8
Profundidad media (mm)
10,8
283
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 364 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
8
15
Profundidad media (mm)
7,5
11
Profundidad máxima (mm)
11,5
Profundidad media (mm)
9,25
284
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 546 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
7,0
12,0
Profundidad media (mm)
7,0
10,0
Profundidad máxima (mm)
10,3
Profundidad media (mm)
8,75
285
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 182 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
11,0
Profundidad media (mm)
10,0
9,0
Profundidad máxima (mm)
11,5
Profundidad media (mm)
9,83
286
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 364 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
12,0
Profundidad media (mm)
10,0
11,0
Profundidad máxima (mm)
12
Profundidad media (mm)
11,3
287
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 546 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
9,0
17,0
Profundidad media (mm)
8,0
11,0
Profundidad máxima (mm)
11,8
Profundidad media (mm)
8,96
288
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 182 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
15,0
10,0
Profundidad media (mm)
12,0
10,0
Profundidad máxima (mm)
14,1
Profundidad media (mm)
13,5
289
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 364 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
21,0
20,0
Profundidad media (mm)
21,0
20,0
Profundidad máxima (mm)
21,5
Profundidad media (mm)
18,1
290
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 546 días – Ca(OH)2
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
20,0
9,0
Profundidad media (mm)
16,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
15
Profundidad media (mm)
12,4
291
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 182 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
16,0
15,0
Profundidad media (mm)
13,0
12,0
Profundidad máxima (mm)
13
Profundidad media (mm)
11,5
292
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 364 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
14,0
14,0
Profundidad media (mm)
12,0
11,0
Profundidad máxima (mm)
13
Profundidad media (mm)
12,4
293
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 546 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
10,0
Profundidad media (mm)
11,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
10,5
Profundidad media (mm)
9,13
294
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 182 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
11,0
7,0
Profundidad media (mm)
9,0
6,0
Profundidad máxima (mm)
7,5
Profundidad media (mm)
6,5
295
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 364 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
14,0
Profundidad media (mm)
9,0
10,0
Profundidad máxima (mm)
10,3
Profundidad media (mm)
8,63
296
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 546 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
33,0
27,0
Profundidad media (mm)
21,0
21,0
Profundidad máxima (mm)
23,3
Profundidad media (mm)
17
297
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 182 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
13,0
7,0
Profundidad media (mm)
12,0
7,0
Profundidad máxima (mm)
11,3
Profundidad media (mm)
10,2
298
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 364 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
17,0
Profundidad media (mm)
11,0
15,0
Profundidad máxima (mm)
19
Profundidad media (mm)
17
299
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 546 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
11,0
16,0
Profundidad media (mm)
9,0
11,0
Profundidad máxima (mm)
15,5
Profundidad media (mm)
10,9
300
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 182 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
15,0
20,0
Profundidad media (mm)
13,0
19,0
Profundidad máxima (mm)
15
Profundidad media (mm)
13,9
301
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 364 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
17,0
13,0
Profundidad media (mm)
12,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
15
Profundidad media (mm)
10,6
302
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 546 días – NaCl
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
7,0
17,0
Profundidad media (mm)
4,0
11,0
Profundidad máxima (mm)
6,25
Profundidad media (mm)
4,75
303
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 182 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
8,0
10,0
Profundidad media (mm)
7,0
7,0
Profundidad máxima (mm)
7,5
Profundidad media (mm)
6,13
304
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 364 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
27,0
30,0
Profundidad media (mm)
18,0
21,0
Profundidad máxima (mm)
14,3
Profundidad media (mm)
9,68
305
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 546 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
6,0
6,0
Profundidad media (mm)
5,0
5,0
Profundidad máxima (mm)
6,75
Profundidad media (mm)
5,88
306
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 182 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
17,0
16,0
Profundidad media (mm)
16,0
10,0
Profundidad máxima (mm)
15
Profundidad media (mm)
12,3
307
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 346 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
13,0
17,0
Profundidad media (mm)
11,0
13,0
Profundidad máxima (mm)
13,5
Profundidad media (mm)
11,6
308
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 546 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
8,0
10,0
Profundidad media (mm)
8,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
6,75
Profundidad media (mm)
5,88
309
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 182 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
23,0
29,0
Profundidad media (mm)
21,0
19,7
Profundidad máxima (mm)
21,5
Profundidad media (mm)
17,6
310
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 364 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
10,0
10,0
Profundidad media (mm)
10,0
9,0
Profundidad máxima (mm)
15,3
Profundidad media (mm)
12,5
311
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 546 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
28,0
16,0
Profundidad media (mm)
20,5
14,0
Profundidad máxima (mm)
19
Profundidad media (mm)
14,6
312
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 182 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
20,0
30,0
Profundidad media (mm)
12,0
13,3
Profundidad máxima (mm)
29
Profundidad media (mm)
17,1
313
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 364 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
12,0
Profundidad media (mm)
8,3
11,3
Profundidad máxima (mm)
13,3
Profundidad media (mm)
10,8
314
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 546 días – Na2SO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
10,0
Profundidad media (mm)
10,0
9,0
Profundidad máxima (mm)
14,8
Profundidad media (mm)
13,3
315
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 182 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
25,0
21,0
Profundidad media (mm)
18,0
15,0
Profundidad máxima (mm)
17,8
Profundidad media (mm)
13
316
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 364 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
15,0
14,0
Profundidad media (mm)
11,0
13,0
Profundidad máxima (mm)
15,3
Profundidad media (mm)
13,1
317
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS – 546 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
25
22,0
Profundidad media (mm)
17,3
15,0
Profundidad máxima (mm)
22,8
Profundidad media (mm)
17,2
318
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 182 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
10,0
15,0
Profundidad media (mm)
9,0
13,0
Profundidad máxima (mm)
14,5
Profundidad media (mm)
11,7
319
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 364 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
10
Profundidad media (mm)
12,0
9,8
Profundidad máxima (mm)
13,3
Profundidad media (mm)
11,5
320
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + HS – 546 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
19
20
Profundidad media (mm)
14,5
15
Profundidad máxima (mm)
16,3
Profundidad media (mm)
13,3
321
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 182 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
8,0
Profundidad media (mm)
11,5
8,0
Profundidad máxima (mm)
14,3
Profundidad media (mm)
12
322
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 364 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
26
33
Profundidad media (mm)
17,3
26,5
Profundidad máxima (mm)
14,8
Profundidad media (mm)
11
323
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
CPRS + CV – 546 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
9,0
8,0
Profundidad media (mm)
9,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
11,3
Profundidad media (mm)
9,54
324
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 182 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
19
18
Profundidad media (mm)
14
16,5
Profundidad máxima (mm)
19
Profundidad media (mm)
15,6
325
Anejos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 364 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
12,0
16,0
Profundidad media (mm)
9,0
8,0
Profundidad máxima (mm)
15
Profundidad media (mm)
12,3
326
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
EHA – 546 días – MgSO4
Mitad Izquierda
Mitad Derecha
Profundidad máxima (mm)
16,0
17,0
Profundidad media (mm)
16,0
13,07
Profundidad máxima (mm)
10,8
Profundidad media (mm)
9,92
327
Anejos
328
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
13 ANEJO 4
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
329
Anejos
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA EN LOS HORMIGONES ESTUDIADOS
Introducción
El análisis de la varianza es una técnica estadística de contraste de hipótesis. La
hipótesis nula a contrastar es que se consideran iguales las medidas en todos los
grupos o que no existen diferencias significativas entre las medidas obtenidas por
cada uno de los grupos formados por las variables independientes. Esta técnica
analiza globalmente la influencia de cada variable independiente, generándose un
único nivel de significación. En el análisis de la varianza se puede analizar
simultáneamente la influencia de dos o más factores de clasificación (variables
independientes) sobre una variable de respuesta continua (variable dependiente).
Esto se conoce como análisis factorial de la varianza. Además, el efecto de un factor
puede añadirse al de otro factor (modelo aditivo) o bien puede potenciarse
(modelo multiplicativo). En este último caso, aparece y se analiza un nuevo factor
de interacción sobre la variable respuesta, como resultado de la acción conjunta de
dos o más factores. Este posible efecto es detectado en el análisis de la varianza por
la significación de su estadístico de contraste correspondiente (Montgomery,
2002). En la Tabla A4.1 se presenta una tabla con el modelo estadístico (ANOVA).
Tabla A4.4 Modelo de tabla ANOVA para un modelo factorial de dos factores con efectos
fijos
Fuente de variación
Suma de
Grados de
cuadrados
libertad
Tratamiento A
SSA
a-1
Tratamiento B
SSB
b-1
Interacción
SSAB
(a – 1)(b - 1)
Residuos
SSE
ab(n – 1)
Total
SST
abn - 1
Cuadrado
Coeficiente
Medio
«
−1
F (Fisher)
«¬
( − 1)(­ − 1)
ª«¬
ªœ
ª« =
ª¬ =
ª«¬ =
ª«¬ =
¬
­−1
œ
(­)(® − 1)
ª«
ªœ
ª¬
ªœ
Donde las ecuaciones para calcular las sumas de los cuadrados para dos variables
independientes son:
330
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
D
“b . . “ …
« = ¯
−
­®
­®
A4.1
¬ = ¯
“.±.
“ …
−
® ­®
A4.2
−
A4.3
b~S
‡
D
‡
«¬ = ¯
b~S
±~S
¯
±~S
D
¡ = ¯
b~S
“b±.
®
‡
¯
±~S
“ …
− « − ¬
­®
}
¯ “b±
−
~S
“ …
­®
œ = ¡ − «¬ − « − ¬
A4.4
A4.5
En adición y para facilitar la interpretación de los resultados, a la hora de realizar
inferencias, se puede presentar el nivel de significación empírico del contraste
(valor p). El valor p asociado a un resultado observado es la probabilidad de
obtener un valor como el observado o más extremo si la hipótesis nula es cierta. Es
posible rechazar la hipótesis nula si el valor p asociado al resultado observado es
igual o menor que el nivel de significación establecido.
Método de la diferencia significativa mínima de Fisher (LSD)
Se utiliza este método para comparar todos los pares posibles de medias. El método
de diferencia significativa mínima (LSD) de Fisher, se compara todos los pares de
medias con la hipótesis nula 4 : Nb = N± , (para toda i ≠ j) utilizando el estadístico t
:4 =
“´³ − “´µ
¶2ªœ
®
A4.6
Suponiendo una hipótesis alternativa de dos colas, el par de medias Nb y N± se
declararía significativamente diferente si
·“´³ − “´µ · > LSD
A4.7
331
Anejos
donde LSD, la diferencia significativa mínima, es
2ªœ
O+ = :∝⁄,D(¼S) y
®
A4.8
si los tamaños de las muestras son diferentes en cada tratamiento, entonces la LSD
se define como
O+ = :∝⁄,¼D yªœ >
•
1
1
+ F
®b ®±
A4.9
ANÁLISIS DE LA VARIANZA EN LOS HORMIGONES ESTUDIADOS
A continuación se muestran las tablas con los análisis de la varianza de cada
variable dependiente en función de las variables independientes tipo de hormigón
y tiempo de exposición.
En estas tablas el valor p obtenido del análisis indica si la variable independiente
tiene un efecto estadísticamente significativo en la variable dependiente. Un valor
de p inferior a 0,05 indica una contribución significativa de la variable
independiente en cuestión. Dado que el análisis elimina los efectos de las otras
variables, un valor de superior a 0,05 indica que el efecto de la variable
independiente no es significativo.
En los siguientes apartados se expone la variabilidad del factor dependiente
(coeficiente de permeabilidad al oxigeno, resistencia a compresión, modulo de
elasticidad, resistencia a tracción indirecta y porosidad total) en las contribuciones
debido a varios factores (tiempo de exposición y tipo de hormigón) para los
hormigones expuestos a diferentes medios de exposición. Puesto que se ha elegido
la suma de cuadrados Tipo III (valor por defecto), se ha medido la contribución de
cada factor eliminando los efectos del resto de los factores. Los valores de P
comprueban la importancia estadística de cada uno de los factores.
332
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
También, se va aplicar un procedimiento de comparación múltiple para determinar
las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de otras. El
método actualmente utilizado para discernir entre las medias es el procedimiento
de las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD). Con este método, hay un
5,0% de riesgo a considerar para cada par de medias significativamente diferentes
cuando la diferencia real es igual a 0.
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA: PERMEABILIDAD AL OXIGENO
AGUA SATURADA CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
La Tabla A4.2 muestra la variabilidad del coeficiente de permeabilidad al oxigeno
en las contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Agua saturada
con hidróxido de calcio y al tipo de hormigón. El valor p = 0,0001 indica que en los
hormigones estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de
agua saturada con hidróxido de calcio tiene un efecto estadísticamente significativo
sobre el coeficiente de permeabilidad al oxigeno para un 95% de probabilidad.
Mientras que la variable tipo de hormigón parece no tener este efecto en este
medio.
Tabla A4.5 Análisis de la Varianza para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno de los
hormigones estudiados en el medio de referencia agua saturada con hidróxido de calcio
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
34,1627
2
17,0813
20,18
0,0001
B: TIPO DE HORMIGÓN
3,75079
3
1,25026
1,48
0,2704
AB
2,00816
6
0,334694
0,40
0,8682
RESIDUOS
10,1583
12
0,846526
TOTAL
50,08
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.3 y A4.4 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
333
Anejos
La mitad inferior de la Tabla A4.3 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 y 182
– 364 días hay diferencias significativas. Mientras que entre tiempos de 364 – 546
días no hay diferencias significativas entre los valores del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno.
En la Tabla A4.4, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que no hay ninguna
diferencia entre todos los pares de los hormigones.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.6 Contraste Múltiple de Rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según Tiempo en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
546
8
2,1
0,325293
X
364
8
3,06525
0,325293
X
182
8
4,9715
0,325293
CONTRASTE
DIFERENCIAS
X
+/(LSD)
182 – 546
*1,90625
1,00233
182 – 364
*2,8715
1,00233
364 – 546
0,96525
1,00233
* Indica una diferencia significativa
334
LIMITES
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Tabla A4.7 Contraste múltiple de rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según el tipo de hormigón en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
Tipo de hormigón
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
CPRS
6
2,70333
0,375616
X
CPRS + CV
6
3,54
0,375616
X
CPRS + HS
6
3,564
0,375616
X
EHA
6
3,70833
0,375616
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
CPRS - CPRS + CV
-0,836667
1,15739
CPRS - CPRS + HS
-0,836667
1,15739
CPRS – EHA
-1,005
1,15739
CPRS + CV - CPRS + HS
-0,024
1,15739
CPRS + CV - EHA
-0,168333
1,15739
CPRS + HS - EHA
-0,144333
1,15739
* indica una diferencia significativa.
CLORURO SÓDICO
La Tabla A4.5 muestra la variabilidad del coeficiente de permeabilidad al oxigeno
en las contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de NaCl y al tipo
de hormigón. Los valores p = 0,0000 y p = 0,0024 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de NaCl y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
coeficiente de permeabilidad al oxigeno para un 95% de probabilidad.
335
Anejos
Tabla A4.8 Análisis de la Varianza para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno de los
hormigones estudiados en el medio de NaCl
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
82,5073
2
27,5024
38,25
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
15,0164
3
7,5082
10,44
0,0024
AB
9,43946
6
1,57324
2,19
RESIDUOS
8,6282
12
0,719017
TOTAL
115,591
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.6 y A4.7 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.6 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 y 364
– 546 días hay diferencias significativas. Mientras que entre tiempos de 182 – 364
días no hay diferencias significativas entre los valores del coeficiente de
permeabilidad al oxigeno en el medio de cloruro sódico.
En la Tabla A4.7, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones con
adiciones presentan diferencias significativas en comparación con el hormigón
CPRS, también, los hormigones CPRS + HS – CPRS + CV presentan diferencias
significativas. Mientras que los hormigones CPRS + HS – EHA no presentan
diferencias significativas entre los valores del coeficiente de permeabilidad al
oxigeno en el medio de cloruro sódico.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
336
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Tabla A4.9 Contraste Múltiple de Rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según el tiempo de exposición en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
2,61625
0,299795
X
364
8
3,2375
0,299795
X
546
8
4,51625
0,299795
CONTRASTE
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
-0,62125
0,923763
182 – 546
*-1,9
0,923763
364 – 546
*-1,27875
0,923763
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.10 Contraste múltiple de rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según tipo de hormigón en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
1,86833
0,346174
X
CPRS + HS
6
2,145
0,346174
X
CPRS + CV
6
3,27833
0,346174
CPRS
6
6,535
0,346174
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*3,25667
1,06667
CPRS - CPRS + HS
*4,39
1,06667
CPRS – EHA
*4,66667
1,06667
CPRS + CV - CPRS + HS
*1,13333
1,06667
CPRS + CV - EHA
*1,41
1,06667
CPRS + HS - EHA
0,276667
1,06667
* indica una diferencia significativa.
SULFATO SÓDICO
La Tabla A4.8 muestra la variabilidad del coeficiente de permeabilidad al oxigeno
en las contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y al tipo
337
Anejos
de hormigón. Los valores p = 0,0199 y p = 0,0110 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
coeficiente de permeabilidad al oxigeno para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.11 Análisis de la Varianza para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno de los
hormigones estudiados en el medio de Na2SO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
74,5264
2
37,2632
5,53
0,0199
B: TIPO DE HORMIGÓN
116,964
3
38,9881
5,79
0,0110
AB
38,4791
6
6,41319
0,95
0,4953
RESIDUOS
80,8694
12
6,73911
TOTAL
310,839
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.9 y A4.10 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.9 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 días
hay diferencias estadísticamente significativas. Mientras que entre tiempos de 182
– 364 y 364 – 546 días no hay diferencias significativas entre los valores del
coeficiente de permeabilidad al oxigeno en el medio de sulfato sódico.
En la Tabla A4.10, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones con
adiciones presentan diferencias significativas en comparación con el hormigón
CPRS, también, los hormigones CPRS – EHA y CPRS + HS – EHA presentan
diferencias estadísticamente significativas. Mientras que los hormigones CPRS –
CPRS + HS, CPRS – CPRS + CV, CPRS + CV – EHA y CPRS + CV – CPRS + HS no
presentan diferencias significativas.
338
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.12 Contraste Múltiple de Rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según Tiempo en el medio de Na2SO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
3,93287
0,917818
X
364
8
6,16838
0,917818
X X
546
8
8,24837
0,917818
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
-2,2355
2,82808
182 – 546
*-4,3155
2,82808
364 – 546
-2,08
2,82808
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.13 Contraste múltiple de rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
2,66167
1,0598
X
CPRS + CV
6
5,80167
1,0598
XX
CPRS + HS
6
7,58117
1,0598
X
CPRS
6
8,42167
1,0598
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
2,62
3,26559
CPRS - CPRS + HS
0,8405
3,26559
CPRS – EHA
*5,76
3,26559
CPRS + CV - CPRS + HS
-1,7795
3,26559
CPRS + CV - EHA
3,14
3,26559
CPRS + HS - EHA
*4,9195
3,26559
* indica una diferencia significativa.
339
Anejos
SULFATO MAGNÉSICO
La Tabla A4.11 muestra la variabilidad del coeficiente de permeabilidad al oxigeno
en las contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y al tipo
de hormigón. Los valores p = 0,0006 y p = 0,0350 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
coeficiente de permeabilidad al oxigeno para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.14 Análisis de la Varianza para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno de los
hormigones estudiados en el medio de MgSO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
1261,44
2
630,721
14,91
0,0006
B: TIPO DE HORMIGÓN
505,349
3
168,45
3,98
0,0350
AB
195,018
6
32,5031
0,77
0,6089
RESIDUOS
507,539
12
42,2949
TOTAL
2469,35
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.12 y A4.13 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.12 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546, 182
– 364 y 364 – 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los
valores del coeficiente de permeabilidad al oxigeno.
En la Tabla A4.13, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que el hormigón con
adicione de escoria (EHA) presenta diferencias estadísticamente significativas en
comparación con el hormigón CPRS + HS. Mientras que el resto de los hormigones
no presentan diferencias significativas.
340
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.15 Contraste Múltiple de Rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según Tiempo en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
182
8
7,87275
2,29932
364
8
15,0828
2,29932
546
8
25,5324
2,29932
CONTRASTE
X
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-7,21
7,08492
182 – 546
*-17,6596
7,08492
364 – 546
*-10,4496
7,08492
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.16 Contraste múltiple de rangos para el coeficiente de permeabilidad al oxigeno
según tipo de hormigón en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA LS
GRUPOS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
9,21833
2,65502
CPRS + CV
6
16,445
2,65502
XX
CPRS
6
16,8733
2,65502
XX
CPRS + HS
6
22,1138
2,65502
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
X
+/-
LIMITES
(LSD)
CPRS - CPRS + CV
0,428333
8,18096
CPRS - CPRS + HS
-5,2405
8,18096
CPRS – EHA
7,655
8,18096
CPRS + CV - CPRS + HS
-5,66883
8,18096
CPRS + CV - EHA
7,22667
8,18096
CPRS + HS - EHA
*12,8955
8,18096
* indica una diferencia significativa.
341
Anejos
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA: RESISTENCIA A COMPRESIÓN
AGUA SATURADA CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
La Tabla A4.14 muestra la variabilidad de la Resistencia a compresión en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Agua saturada con
hidróxido de calcio y al tipo de hormigón. Los valores p = 0,0499 y p = 0,0003
indican que en los hormigones estudiados utilizados las variables tiempo de
exposición en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio y tipo de hormigón
tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia a compresión
para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.17 Análisis de la Varianza para la resistencia a compresión de los hormigones
estudiados en el medio de referencia agua saturada con Ca(OH)2
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
70,7515
2
35,3758
3,89
0,0499
B: TIPO DE HORMIGÓN
394,848
3
131,616
14,47
0,0003
AB
24,2497
6
4,04162
0,44
0,8356
RESIDUOS
109,16
12
9,09669
TOTAL
599,01
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.15 y A4.16 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.15 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 364
– 546 días no hay diferencias significativas. Mientras que entre tiempos de 182 –
546 días hay diferencias significativas entre los valores de la resistencia a
compresión.
En la Tabla A4.16, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
342
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+HS, CPRS –
EHA, CPRS+CV - CPRS + HS y CPRS+CV – EHA. Mientras que no hay ninguna
diferencia entre los pares de CPRS - CPRS+CV y CPRS + HS – EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.18 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a compresión según Tiempo
en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
57,9038
1,06634
X
364
8
60,0725
1,06634
XX
546
8
62,1088
1,06634
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
-2,16875
3,28574
182 – 546
*-4,205
3,28574
364 – 546
-2,03625
3,28574
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.19 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a compresión según tipo de
hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
Tipo de hormigón
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
CPRS
6
54,3333
1,23131
X
CPRS + CV
6
58,0633
1,23131
X
CPRS + HS
6
63,5617
1,23131
X
EHA
6
64,155
1,23131
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
-3,73
3,79404
CPRS - CPRS + HS
*-9,22833
3,79404
CPRS – EHA
*-9,82167
3,79404
CPRS + CV - CPRS + HS
*-5,49833
3,79404
CPRS + CV - EHA
*-6,09167
3,79404
CPRS + HS - EHA
-0,593333
3,79404
* indica una diferencia significativa.
343
Anejos
CLORURO SÓDICO
La Tabla A4.17 muestra la variabilidad de la resistencia a compresión en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de NaCl y al tipo de
hormigón. Los valores p = 0,0033 y p = 0,0000 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de NaCl y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la
resistencia a compresión para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.20 Análisis de la Varianza para la resistencia a compresión de los hormigones
estudiados en el medio de NaCl
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
72,6706
3
36,3353
9,55
0,0033
B: TIPO DE HORMIGÓN
342,33
2
114,11
30,00
0,0000
AB
33,8498
6
5,64164
1,48
0,2638
RESIDUOS
45,6443
12
3,8037
TOTAL
494,495
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.18 y A4.19 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.18 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 182
– 546 días hay diferencias significativas. Mientras que entre tiempos de 364 – 364
días no hay diferencias significativas entre los valores de la resistencia a
compresión en el medio de cloruro sódico.
En la Tabla A4.19, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+HS, CPRS –
EHA, CPRS+CV - CPRS + HS y CPRS+CV – EHA. Mientras que no hay ninguna
diferencia entre los pares de CPRS - CPRS+CV y CPRS + HS – EHA.
344
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.21 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a compresión según Tiempo
en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
182
8
57,8812
0,689538
364
8
60,6638
0,689538
X
546
8
62,0688
0,689538
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
*-2,7825
2,12468
182 – 546
*-4,1875
2,12468
364 – 546
-1,405
2,12468
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.22 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a compresión según tipo de
hormigón en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS
6
56,11
0,796209
X
CPRS + CV
6
56,8067
0,796209
X
EHA
6
63,37
0,796209
X
CPRS + HS
6
64,5317
0,796209
X
CONTRASTE
Diferencias
+/- Límites
CPRS - CPRS + CV
-0,696667
2,45337
CPRS - CPRS + HS
*-8,42167
2,45337
CPRS – EHA
*-7,26
2,45337
CPRS + CV - CPRS + HS
*-7,725
2,45337
CPRS + CV - EHA
*-6,56333
2,45337
CPRS + HS - EHA
1,16167
2,45337
* indica una diferencia significativa.
345
Anejos
SULFATO SÓDICO
La Tabla A4.20 muestra la variabilidad de la resistencia a compresión en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y al tipo de
hormigón. El valores p = 0,0000 indica que en los hormigones estudiados
utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y la variable tipo
de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia a
compresión para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.23 Análisis de la Varianza para la resistencia a compresión de los hormigones
estudiados en el medio de Na2SO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
348,434
2
174,217
31,60
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
538,434
3
179,478
32,55
0,0000
AB
100,049
6
16,6748
RESIDUOS
66,1572
12
5,5131
TOTAL
1053,08
23
INTERACCIONES
3,02
0,0486
Las Tablas A4.21 y A4.22 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.21 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546, 182
– 364 y 364 – 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los
valores de la resistencia a compresión en el medio de sulfato sódico.
En la Tabla A4.22, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones con
adiciones presentan diferencias significativas en comparación con el hormigón
CPRS, también, los hormigones CPRS+CV – EHA, CPRS + CV – EHA y CPRS + HS –
EHA presentan diferencias estadísticamente significativas.
346
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.24 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a compresión según Tiempo
en el medio de Na2SO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
58,3813
0,830143
364
8
61,7213
0,830143
546
8
67,5988
0,830143
X
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
*-3,34
2,55793
182 – 546
*-9,2175
2,55793
364 – 546
*-5,8775
2,55793
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.25 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a compresión según tipo de
hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS + CV
6
56,3683
0,958566
CPRS + HS
6
60,5683
0,958566
CPRS
6
64,0467
0,958566
EHA
6
69,285
0,958566
X
X
X
X
CONTRASTE
Diferencias
+/- Límites
CPRS - CPRS + CV
*7,67833
2,95364
CPRS - CPRS + HS
*3,47833
2,95364
CPRS – EHA
*-5,23833
2,95364
CPRS + CV - CPRS + HS
*-4,2
2,95364
CPRS + CV - EHA
*-12,9167
2,95364
CPRS + HS - EHA
*-8,71667
2,95364
* indica una diferencia significativa.
347
Anejos
SULFATO MAGNÉSICO
La Tabla A4.23 muestra la variabilidad de la resistencia a compresión en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y al tipo de
hormigón. Los valores p = 0,0000 indica que en los hormigones estudiados
utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y la variable tipo de
hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia a
compresión para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.26 Análisis de la Varianza para la resistencia a compresión de los hormigones
estudiados en el medio de MgSO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
275,455
2
137,727
55,29
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
710,265
3
236,755
95,05
0,0000
AB
446,15
6
74,3583
29,85
0,0000
RESIDUOS
29,8898
12
2,49082
TOTAL
1461,76
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.24 y A4.25 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.24 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364, 182
– 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores de la
resistencia a compresión en el medio de sulfato magnésico. Mientras que no
observa diferencias significativas entre los tiempos de 364 – 546.
En la Tabla A4.25, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones
CPRS – CPRS+CV, CPRS – EHA, CPRS+CV – EHA y CPRS+HS - EHA presentan
diferencias estadísticamente significativas. Mientras que los hormigones CPRS CPRS+HS y CPRS+CV - CPRS+HS no presentan diferencias significativas.
348
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.27 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a compresión según Tiempo
en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
546
8
52,415
0,557989
X
364
8
53,8475
0,557989
X
182
8
60,21
0,557989
CONTRASTE
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*6,3625
1,71934
182 – 546
*7,795
1,71934
364 – 546
1,4325
1,71934
Tabla A4.28 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a compresión según tipo de
hormigón en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA LS
GRUPOS
HOMOGÉNEOS
CPRS + CV
6
51,0083
0,644311
X
CPRS + HS
6
52,6367
0,644311
XX
CPRS
6
53,5367
0,644311
X
EHA
6
64,7817
0,644311
CONTRASTE
DIFERENCIAS
X
+/-
LIMITES
(LSD)
CPRS - CPRS + CV
*2,52833
1,98532
CPRS - CPRS + HS
0,9
1,98532
CPRS – EHA
*-11,245
1,98532
CPRS + CV - CPRS + HS
-1,62833
1,98532
CPRS + CV - EHA
*-13,7733
1,98532
CPRS + HS - EHA
*-12,145
1,98532
* indica una diferencia significativa.
349
Anejos
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA: RESISTENCIA A TRACCIÓN INDIRECTA
AGUA SATURADA CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
La Tabla A4.26 muestra la variabilidad de la resistencia a tracción indirecta en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Agua saturada con
hidróxido de calcio y al tipo de hormigón. Los valores p = 0,1142 y p = 0,0874
indican que en los hormigones estudiados utilizados las variables tiempo de
exposición en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio y tipo de hormigón
no tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la resistencia a tracción
indirecta para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.29 Análisis de la Varianza para la resistencia a tracción indirecta de los
hormigones estudiados en el medio de referencia agua saturada con hidróxido de calcio
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
2,14792
2
1,07396
3,01
0,0874
B: TIPO DE HORMIGÓN
2,62072
3
0,873572
2,45
0,1142
AB
0,669408
6
0,111568
0,31
0,9184
RESIDUOS
4,2854
12
0,357117
TOTAL
9,72345
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.27 y A4.28 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.27 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 días
presentan diferencias significativas. Mientras que entre tiempos de 182 – 364 y
364 – 546 días no presentan diferencias significativas entre los valores de la
resistencia a tracción indirecta en el medio de agua saturada con hidróxido de
calcio.
350
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
En la Tabla A4.28, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+CV. Mientras
que no hay ninguna diferencia entre los pares de CPRS - CPRS+HS, CPRS – EHA,
CPRS+CV - CPRS + HS, CPRS+CV – EHA y CPRS+HS – EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
Tabla A4.30 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a tracción indirecta según
Tiempo en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
546
8
8,4075
0,110227
182
8
8,77375
0,110227
364
8
9,17375
0,110227
X
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
*-0,4
0,339644
182 – 546
*0,36625
0,339644
364 – 546
*0,76625
0,339644
* Indica una diferencia significativa
351
Anejos
Tabla A4.31 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a tracción indirecta según
tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
X
EHA
6
7,75833
0,127279
CPRS + HS
6
8,505
0,127279
CPRS + CV
6
9,11333
0,127279
CPRS
6
9,76333
0,127279
X
X
X
CONTRASTE
Diferencia
+/- Límites
CPRS - CPRS + CV
*-0,608333
0,392187
CPRS - CPRS + HS
*-1,25833
0,392187
CPRS – EHA
*0,746667
0,392187
CPRS + CV - CPRS + HS
*-0,65
0,392187
CPRS + CV - EHA
*1,355
0,392187
CPRS + HS - EHA
*2,005
0,392187
* indica una diferencia significativa.
CLORURO SÓDICO
La Tabla A4.29 muestra la variabilidad de la resistencia a tracción indirecta en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de NaCl y al tipo de
hormigón. El valor p = 0,0011 indica que en los hormigones estudiados utilizando
la variable tiempo de exposición en el medio de NaCl tienen un efecto
estadísticamente significativo sobre la resistencia a tracción indirecta para un 95%
de probabilidad. Mientras que la variable tipo de hormigón no tiene efecto
estadísticamente significativo.
352
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
Tabla A4.32 Análisis de la Varianza para la resistencia a tracción indirecta de los
hormigones estudiados en el medio de NaCl
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
7,44243
2
3,72121
12,76
0,0011
B: TIPO DE HORMIGÓN
0,308946
3
0,102982
0,35
0,7878
AB
1,17284
6
0,195474
0,67
0,6761
RESIDUOS
3,50035
12
0,291696
TOTAL
12,4246
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.30 y A4.31 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.30 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364, 182
– 546 y 364 - 546 días hay diferencias significativas entre los valores de la
resistencia a tracción indirecta en el medio de cloruro sódico.
En la Tabla A4.31, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que no hay diferencias
significativas entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+CV, CPRS CPRS+HS, CPRS – EHA, CPRS + HS – EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV – EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
353
Anejos
Tabla A4.33 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a tracción indirecta según
Tiempo en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
4,5325
0,19095
364
8
5,19
0,19095
546
8
5,89625
0,19095
CONTRASTE
X
X
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-0,6575
0,588377
182 – 546
*-1,36375
0,588377
364 – 546
*-0,70625
0,588377
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.34 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a tracción indirecta según
tipo de hormigón en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
5,05
0,22049
X
CPRS + HS
6
5,17833
0,22049
X
CPRS + CV
6
5,23
0,22049
X
CPRS
6
5,36667
0,22049
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
-0,0516667
0,6794
CPRS - CPRS + HS
0,128333
0,6794
CPRS – EHA
-0,188333
0,6794
CPRS + CV - CPRS + HS
0,18
0,6794
CPRS + CV - EHA
-0,136667
0,6794
CPRS + HS - EHA
-0,136667
0,6794
* indica una diferencia significativa.
SULFATO SÓDICO
La Tabla A4.32 muestra la variabilidad de la resistencia a tracción indirecta en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y al tipo de
354
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigón. El valor p = 0,0005 indica que en los hormigones estudiados utilizando
la variable tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 tiene un efecto
estadísticamente significativo sobre la resistencia a tracción indirecta para un 95%
de probabilidad. Mientras que la variable tipo de hormigón no tiene efecto
significativo.
Tabla A4.35 Análisis de la Varianza para la resistencia a tracción indirecta de los
hormigones estudiados en el medio de Na2SO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
4,44506
2
2,22253
15,45
0,0005
B: TIPO DE HORMIGÓN
0,115483
3
0,0384944
0,27
0,8475
AB
0,172742
6
0,0287903
0,20
0,9703
RESIDUOS
1,7259
12
0,143825
TOTAL
6,45918
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.33 y A4.34 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.33 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 182
– 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores de la
resistencia a tracción indirecta en el medio de sulfato sódico. Mientras que no hay
ninguna diferencia entre tiempos de 364 – 546 días.
En la Tabla A4.634, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada
una de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que no hay
diferencias significativas entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+CV,
CPRS - CPRS+HS, CPRS – EHA, CPRS + HS – EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV –
EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
355
Anejos
Tabla A4.36 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a tracción indirecta según
Tiempo en el medio de Na2SO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
182
8
4,91625
0,134083
364
8
5,7625
0,134083
X
546
8
5,88375
0,134083
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-0,84625
0,41315
182 – 546
*-0,9675
0,41315
364 – 546
-0,12125
0,41315
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.37 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a tracción indirecta según
tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS + HS
6
5,43833
0,154825
X
CPRS + CV
6
5,46667
0,154825
X
CPRS
6
5,58
0,154825
X
EHA
6
5,59833
0,154825
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
0,113333
0,477065
CPRS - CPRS + HS
0,141667
0,477065
CPRS – EHA
-0,0183333
0,477065
CPRS + CV - CPRS + HS
0,0283333
0,477065
CPRS + CV - EHA
-0,131667
0,477065
CPRS + HS - EHA
-0,16
0,477065
* indica una diferencia significativa.
SULFATO MAGNÉSICO
La Tabla A4.35 muestra la variabilidad de la resistencia a tracción indirecta en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y al tipo de
356
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigón. Los valores p = 0,0278 y p = 0,8057 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y la
variable tipo de hormigón no tienen ningún efecto estadísticamente significativo
sobre la resistencia a tracción indirecta para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.38 Análisis de la Varianza para la resistencia a tracción indirecta de los
hormigones estudiados en el medio de MgSO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
1,65077
2
0,825387
4,90
0,0278
B: TIPO DE HORMIGÓN
0,165283
3
0,0550944
0,33
0,8057
AB
0,497492
6
0,0829153
0,49
0,8021
RESIDUOS
2,0195
12
0,168292
TOTAL
4,33305
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.36 y A4.37 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.36 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 días
hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores de la resistencia a
tracción indirecta en el medio de sulfato magnésico. Mientras que entre tiempos de
182 – 364 y 364 – 546 días no hay diferencias significativas.
En la Tabla A4.37, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que no hay diferencias
significativas entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+CV, CPRS CPRS+HS, CPRS – EHA, CPRS + HS – EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV – EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
357
Anejos
Tabla A4.39 Contraste Múltiple de Rangos para la resistencia a tracción indirecta según
Tiempo en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
5,12
0,14504
X
364
8
5,36125
0,14504
XX
546
8
5,75625
0,14504
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
-0,24125
0,446912
182 - 546
*-0,63625
0,446912
364 - 546
-0,395
0,446912
Tabla A4.40 Contraste múltiple de rangos para la resistencia a tracción indirecta según
tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS + HS
6
5,33
0,167477
X
CPRS + CV
6
5,33167
0,167477
X
CPRS
6
5,47333
0,167477
X
EHA
6
5,515
0,167477
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
0,143333
0,51605
CPRS - CPRS + HS
0,141667
0,51605
CPRS – EHA
-0,0416667
0,51605
CPRS + CV - CPRS + HS
-
0,51605
0,00166667
CPRS + CV - EHA
-0,185
0,51605
CPRS + HS - EHA
-0,183333
0,51605
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA: MODULO DE ELASTICIDAD
AGUA SATURADA CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
La
Tabla A4.38 muestra la variabilidad del modulo de elasticidad en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Agua saturada con
hidróxido de calcio y al tipo de hormigón. El valor p = 0,0000 indica que en los
358
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigones estudiados utilizados las variables tiempo de exposición en el medio de
agua saturada con hidróxido de calcio y tipo de hormigón tienen un efecto
estadísticamente significativo sobre el modulo de elasticidad para un 95% de
probabilidad.
Tabla A4.41 Análisis de la Varianza para el modulo de elasticidad de los hormigones
estudiados en el medio de referencia agua saturada con Ca(OH)2
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
42,0986
2
21,0493
84,95
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
80,9324
3
26,9775
108,88
0,0000
AB
12,132
6
2,022
8,16
0,0011
RESIDUOS
2,9734
12
0,247783
TOTAL
138,136
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.39 y A4.40 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.39 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364, 182
– 546 y 364 – 546 días presentan diferencias significativas entre los valores del
modulo de elasticidad en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio.
En la Tabla A4.40, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+HS, CPRS –
EHA, CPRS - CPRS+CV, CPRS+CV – EHA y CPRS+HS – EHA. Mientras que no hay
ninguna diferencia entre los pares de CPRS+CV - CPRS+HS.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
359
Anejos
Tabla A4.42 Contraste Múltiple de Rangos para el modulo de elasticidad según Tiempo en
el medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA (LS)
GRUPOS
HOMOGÉNEOS
182
8
38,2925
0,175991
364
8
39,475
0,175991
546
8
41,5
0,175991
CONTRASTE
X
X
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-1,1825
0,542284
182 – 546
*-3,2075
0,542284
364 – 546
*-2,025
0,542284
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.43 Contraste múltiple de rangos para el modulo de elasticidad según tipo de
hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
Tipo de hormigón
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
CPRS
6
37,0183
0,203217
CPRS + HS
6
39,7833
0,203217
X
CPRS + CV
6
40,0333
0,203217
X
EHA
6
42,1883
0,203217
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*-3,015
0,626176
CPRS - CPRS + HS
*-2,765
0,626176
CPRS – EHA
*-5,17
0,626176
CPRS + CV - CPRS + HS
0,25
0,626176
CPRS + CV - EHA
*-2,155
0,626176
CPRS + HS - EHA
*-2,405
0,626176
* indica una diferencia significativa.
CLORURO SÓDICO
La
Tabla A4.41 muestra la variabilidad del modulo de elasticidad en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de NaCl y al tipo de
360
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigón. El valor p = 0,0224 indica que en los hormigones estudiados utilizando
la variable tiempo de exposición en el medio de NaCl tiene un efecto
estadísticamente significativo sobre el modulo de elasticidad para un 95% de
probabilidad. Mientras que la variable tipo de hormigón no tiene este efecto.
Tabla A4.44 Análisis de la Varianza para el modulo de elasticidad de los hormigones
estudiados en el medio de NaCl
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
10,9054
2
5,45272
5,30
0,0224
B: TIPO DE HORMIGÓN
9,86745
3
3,28915
3,20
0,0624
AB
4,27617
6
0,712694
0,69
0,6604
RESIDUOS
12,3464
12
1,02887
TOTAL
37,3955
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.42 y A4.43 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.42 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 días
hay diferencias significativas entre los valores del modulo de elasticidad en el
medio de cloruro sódico. Mientras que los pares de medias de 182 – 364 y 364 –
546 no presentan ninguna diferencia significativa.
En la Tabla A4.43, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los pares de hormigón CPRS – EHA. Mientras que no hay
ninguna diferencia entre el resto de los pares.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
361
Anejos
Tabla A4.45 Contraste Múltiple de Rangos para el modulo de elasticidad según Tiempo en
el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
38,7262
0,358621
X
364
8
39,7813
0,358621
XX
546
8
40,3537
0,358621
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
-1,055
1,10502
182 – 546
*-1,6275
1,10502
364 – 546
-0,5725
1,10502
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.46 Contraste múltiple de rangos para el modulo de elasticidad según tipo de
hormigón en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS
6
38,6567
0,4141
X
CPRS + CV
6
39,5517
0,4141
XX
CPRS + HS
6
39,8383
0,4141
XX
EHA
6
40,435
0,4141
X
CONTRASTE
DIFERENCIA
+/- LÍMITES
CPRS - CPRS + CV
-0,895
1,27597
CPRS - CPRS + HS
-1,18167
1,27597
CPRS – EHA
*-1,77833
1,27597
CPRS + CV - CPRS + HS
-0,286667
1,27597
CPRS + CV - EHA
-0,883333
1,27597
CPRS + HS - EHA
-0,596667
1,27597
* indica una diferencia significativa.
SULFATO SÓDICO
La
Tabla A4.44 muestra la variabilidad del modulo de elasticidad en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y al tipo de
hormigón. Los valores p = 0,0006 y p = 0,0000 indica que en los hormigones
362
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
modulo de elasticidad para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.47 Análisis de la Varianza para el modulo de elasticidad de los hormigones
estudiados en el medio de Na2SO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
13,6682
2
6,83408
14,74
0,0006
B: TIPO DE HORMIGÓN
83,5102
3
27,8367
60,04
0,0000
AB
4,23914
6
0,706524
1,52
0,2514
RESIDUOS
5,5634
12
0,463617
TOTAL
106,981
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.45 y A4.46 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.45 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 182
– 546 y 364 – 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los
valores del modulo de elasticidad en el medio de sulfato sódico.
En la Tabla A4.46, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS – EHA, CPRS CPRS+CV y CPRS - CPRS+HS, CPRS+HS– EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV –
EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
363
Anejos
Tabla A4.48 Contraste Múltiple de Rangos para el modulo de elasticidad según Tiempo en
el medio de Na2SO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
182
8
39,08
0,240732
364
8
39,9237
0,240732
546
8
39,9237
0,240732
CONTRASTE
X
X
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-0,84375
0,741772
182 – 546
*-1,84625
0,741772
364 – 546
*-1,84625
0,741772
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.49 Contraste múltiple de rangos para el modulo de elasticidad según tipo de
hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS
6
37,335
0,277974
CPRS + CV
6
39,3967
0,277974
CPRS + HS
6
40,7467
0,277974
EHA
6
42,4283
0,277974
X
X
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*-2,06167
0,856525
CPRS - CPRS + HS
*-3,41167
0,856525
CPRS – EHA
*-5,09333
0,856525
CPRS + CV - CPRS + HS
*-1,35
0,856525
CPRS + CV - EHA
*-3,03167
0,856525
CPRS + HS - EHA
*-1,68167
0,856525
* indica una diferencia significativa.
SULFATO MAGNÉSICO
La
Tabla A4.47 muestra la variabilidad del modulo de elasticidad en las
contribuciones debido al tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y al tipo de
364
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
hormigón. Los valores p = 0,0190 y p = 0,0000 indican que en los hormigones
estudiados utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y la
variable tipo de hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre el
modulo de elasticidad para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.50 Análisis de la Varianza para el modulo de elasticidad de los hormigones
estudiados en el medio de MgSO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
4,17256
2
2,08628
5,62
0,0190
B: TIPO DE HORMIGÓN
23,7045
3
7,90152
21,27
0,0000
AB
9,70944
6
1,61824
4,36
0,0145
RESIDUOS
4,45715
12
0,371429
TOTAL
42,0437
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.48 y A4.49 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.48 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 182
– 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores del
modulo de elasticidad en el medio de sulfato magnésico. Mientras que los pares
364 – 546 días no presentan ninguna diferencia significativa.
En la Tabla A4.49, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones
CPRS – CPRS+CV, CPRS - CPRS+HS, CPRS – EHA, CPRS+CV – EHA y CPRS+HS - EHA
presentan diferencias estadísticamente significativas. Mientras que no hay
diferencias significativas entre los pares de CPRS+CV - CPRS+HS.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
365
Anejos
Tabla A4.51 Contraste Múltiple de Rangos para el modulo de elasticidad según Tiempo en
el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
546
8
38,5975
0,215473
X
364
8
38,9063
0,215473
X
182
8
39,595
0,215473
CONTRASTE
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*0,68875
0,66394
182 - 546
*0,9975
0,66394
364 - 546
0,30875
0,66394
Tabla A4.52 Contraste Múltiple de Rangos para el modulo de elasticidad según el tipo de
hormigón en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
CPRS + HS
6
38,08
0,248807
X
CPRS + CV
6
38,2133
0,248807
X
CPRS
6
39,2867
0,248807
EHA
6
40,5517
0,248807
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*1,07333
0,766652
CPRS - CPRS + HS
*1,20667
0,766652
CPRS – EHA
*-1,265
0,766652
CPRS + CV - CPRS + HS
0,133333
0,766652
CPRS + CV - EHA
*-2,33833
0,766652
CPRS + HS - EHA
*-2,47167
0,766652
•
ANÁLISIS DE LA VARIANZA: POROSIDAD TOTAL
AGUA SATURADA CON HIDRÓXIDO DE CALCIO
La Tabla A4.50 muestra la variabilidad de la porosidad total en las contribuciones
debido al tiempo de exposición en el medio de Agua saturada con hidróxido de
calcio y al tipo de hormigón. El valor p = 0,0000 indica que en los hormigones
366
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
estudiados utilizados las variables tiempo de exposición en el medio de agua
saturada con hidróxido de calcio y tipo de hormigón tienen un efecto
estadísticamente significativo sobre
la porosidad total
para un 95% de
probabilidad.
Tabla A4.53 Análisis de la Varianza para la porosidad total de los hormigones estudiados
en el medio de referencia agua saturada con Ca(OH)2
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
6,21407
2
3,10704
49,22
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
11,696
3
3,89868
61,76
0,0000
AB
0,995192
6
0,165865
2,63
0,0729
RESIDUOS
0,75755
12
0,0631292
TOTAL
19,6629
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.51 y A4.52 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.51 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 546 y
364 – 546 días presentan diferencias significativas entre los valores de la
porosidad total en el medio de agua saturada con hidróxido de calcio. Mientras que
entre tiempos de 182 – 364 días no presentan diferencias significativas.
En la Tabla A4.52, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+HS, CPRS –
EHA, CPRS+CV - CPRS+HS, CPRS - CPRS+CV y CPRS+HS – EHA. Mientras que no hay
ninguna diferencia entre los pares de CPRS+CV – EHA.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
367
Anejos
Tabla A4.54 Contraste Múltiple de Rangos para la porosidad total según Tiempo en el
medio de agua saturada con hidróxido de calcio
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA (LS)
GRUPOS
HOMOGÉNEOS
546
8
8,305
0,0888321
364
8
9,29625
0,0888321
X
182
8
9,455
0,0888321
X
CONTRASTE
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
0,15875
0,27372
182 – 546
*1,15
0,27372
364 – 546
*0,99125
0,27372
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.55 Contraste múltiple de rangos para la porosidad total según tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
Tipo de hormigón
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
EHA
6
7,88667
0,102574
CPRS
6
9,0
0,102574
CPRS + HS
6
9,54333
0,102574
X
CPRS + CV
6
9,645
0,102574
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*-0,645
0,316064
CPRS - CPRS + HS
*-0,543333
0,316064
CPRS – EHA
*1,11333
0,316064
CPRS + CV - CPRS + HS
0,101667
0,316064
CPRS + CV - EHA
*1,75833
0,316064
CPRS + HS - EHA
*1,75833
0,316064
* indica una diferencia significativa.
CLORURO SÓDICO
La Tabla A4.53 muestra la variabilidad de la porosidad total en las contribuciones
debido al tiempo de exposición en el medio de NaCl y al tipo de hormigón. El valor p
368
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
= 0,0000 indica que en los hormigones estudiados utilizando la variable tiempo de
exposición en el medio de NaCl y la variable tipo de hormigón tienen un efecto
estadísticamente significativo sobre
la porosidad total
para un 95% de
probabilidad.
Tabla A4.56 Análisis de la Varianza para la porosidad total de los hormigones estudiados
en el medio de NaCl
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
7,60581
2
3,8029
30,38
0,0000
B: TIPO DE HORMIGÓN
17,7794
3
5,92646
47,34
0,0000
AB
0,347558
6
0,0579264
0,46
0,8230
RESIDUOS
1,50225
12
0,125187
TOTAL
27,235
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.54 y A4.55 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.54 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364, 182
– 546 y 364 - 546 días hay diferencias significativas entre los valores de la
porosidad total en el medio de cloruro sódico.
En la Tabla A4.55, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS - CPRS+HS, CPRS –
EHA, CPRS + HS – EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV – EHA. Mientras que no
hay ninguna diferencia entre los pares de CPRS - CPRS+CV.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
369
Anejos
Tabla A4.57 Contraste Múltiple de Rangos para la porosidad total según Tiempo en el
medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
546
8
7,865
0,125094
364
8
8,355
0,125094
182
8
9,22625
0,125094
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
182 – 364
*0,87125
0,385453
182 – 546
*1,36125
0,385453
364 – 546
*0,49
0,385453
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.58 Contraste múltiple de rangos para la porosidad total según tipo de hormigón
en el medio de NaCl
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
X
EHA
6
7,14667
0,144446
CPRS + HS
6
8,30667
0,144446
CPRS + CV
6
9,175
0,144446
X
CPRS
6
9,3
0,144446
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIA
+/- LÍMITES
CPRS - CPRS + CV
0,125
0,445083
CPRS - CPRS + HS
*0,993333
0,445083
CPRS – EHA
*2,15333
0,445083
CPRS + CV - CPRS + HS
*0,868333
0,445083
CPRS + CV - EHA
*2,02833
0,445083
CPRS + HS - EHA
*1,16
0,445083
* indica una diferencia significativa.
SULFATO SÓDICO
La Tabla A4.56 muestra la variabilidad de la porosidad total en las contribuciones
debido al tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y al tipo de hormigón. Los
valores p = 0,0004 y p = 0,0002 indica que en los hormigones estudiados utilizando
370
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
la variable tiempo de exposición en el medio de Na2SO4 y la variable tipo de
hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la porosidad total
para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.59 Análisis de la Varianza para la porosidad total de los hormigones estudiados
en el medio de Na2SO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
2,85473
2
1,42736
15,76
0,0004
B: TIPO DE HORMIGÓN
4,20673
3
1,40224
15,48
0,0002
AB
9,97088
6
1,40224
18,35
0,0000
RESIDUOS
1,08701
12
1,66181
TOTAL
18,1193
23
0,0905844
INTERACCIONES
Las Tablas A4.57 y A4.58 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.57 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364 y 182
– 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los valores de la
porosidad total en el medio de sulfato sódico. Mientras que no hay ninguna
diferencia entre tiempos de 364 – 546 días.
En la Tabla A4.58, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que hay diferencias
significativas en entre los siguientes pares de hormigón CPRS – EHA, CPRS+HS–
EHA, CPRS+CV - CPRS+HS y CPRS+CV – EHA. Mientras que no hay ninguna
diferencia entre los pares de CPRS - CPRS+CV y CPRS - CPRS+HS.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
371
Anejos
Tabla A4.60 Contraste Múltiple de Rangos para la porosidad total según Tiempo en el
medio de Na2SO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
546
8
8,4325
0,10641
X
364
8
8,72437
0,10641
X
182
8
9,265
0,10641
CONTRASTE
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*0,540625
0,327882
182 – 546
*0,8325
0,327882
364 – 546
0,291875
0,327882
* Indica una diferencia significativa
Tabla A4.61 Contraste múltiple de rangos para la porosidad total según tipo de hormigón
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
8,1425
0,122871
X
CPRS + CV
6
8,865
0,122871
X
CPRS + HS
6
8,92167
0,122871
XX
CPRS
6
9,3
0,122871
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
0,0566667
0,378605
CPRS - CPRS + HS
-0,378333
0,378605
CPRS – EHA
*0,779167
0,378605
CPRS + CV - CPRS + HS
*-0,435
0,378605
CPRS + CV - EHA
*0,7225
0,378605
CPRS + HS - EHA
*1,1575
0,378605
* indica una diferencia significativa.
SULFATO MAGNÉSICO
La Tabla A4.59 muestra la variabilidad de la porosidad total en las contribuciones
debido al tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y al tipo de hormigón. Los
372
Influencia de la composición de distintos hormigones en los mecanismos de transporte de iones
agresivos procedentes de medios marinos
valores p = 0,0013 y p = 0,0000 indican que en los hormigones estudiados
utilizando la variable tiempo de exposición en el medio de MgSO4 y la variable tipo de
hormigón tienen un efecto estadísticamente significativo sobre la porosidad total
para un 95% de probabilidad.
Tabla A4.62 Análisis de la Varianza para la porosidad total de los hormigones estudiados
en el medio de MgSO4
Fuente
Suma de
Grados
Cuadrado
Coeficiente
cuadrados
de
Medio
F
Valor
p
libertad
A: TIEMPO DE EXPOSICIÓN
2,35007
2
1,17504
1,17504
0,0013
B: TIPO DE HORMIGÓN
13,1843
3
4,39477
4,39477
0,0000
AB
15,9006
6
2,6501
2,6501
0,0000
RESIDUOS
1,1664
12
0,0972
0,0972
TOTAL
32,6014
23
INTERACCIONES
Las Tablas A4.60 y A4.61 aplican un procedimiento de comparación múltiple para
determinar las medias de los pares que son significativamente diferentes unas de
otras.
La mitad inferior de la Tabla A4.60 muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares. Donde se observa que entre tiempos de 182 – 364, 182
– 546 y 364 – 546 días hay diferencias estadísticamente significativas entre los
valores de la porosidad total en el medio de sulfato magnésico.
En la Tabla A4.61, la mitad inferior muestra la diferencia estimada entre cada una
de las medias de los pares de hormigón, donde se observa que los hormigones
CPRS – CPRS+CV, CPRS - CPRS+HS, CPRS+CV - CPRS+HS, CPRS – EHA, CPRS+CV –
EHA y CPRS+HS - EHA presentan diferencias estadísticamente significativas.
En la parte superior de las tablas, se identifica un grupo homogéneo según la
alineación del signo X en la columna.
373
Anejos
Tabla A4.63 Contraste Múltiple de Rangos para la porosidad total según Tiempo en el
medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIEMPO DE EXPOSICIÓN
RECUENTO
MEDIA (LS)
SIGMA
GRUPOS
(LS)
HOMOGÉNEOS
X
546
8
8,4075
0,110227
182
8
8,77375
0,110227
364
8
9,17375
0,110227
CONTRASTE
X
X
DIFERENCIAS
+/-
LIMITES
(LSD)
182 – 364
*-0,4
0,339644
182 - 546
*0,36625
0,339644
364 - 546
*0,76625
0,339644
* indica una diferencia significativa.
Tabla A4.64 Contraste Múltiple de Rangos para la porosidad total según el tipo de
hormigón en el medio de MgSO4
Método: las mínimas diferencias significativas de Fisher (LSD)
TIPO DE HORMIGÓN
RECUENTO
MEDIA LS
SIGMA
GRUPOS
LS
HOMOGÉNEOS
EHA
6
7,75833
0,127279
CPRS
6
8,505
0,127279
CPRS + CV
6
9,11333
0,127279
CPRS + HS
6
9,76333
0,127279
X
X
X
X
CONTRASTE
DIFERENCIAS
+/- LIMITES (LSD)
CPRS - CPRS + CV
*-0,608333
0,392187
CPRS - CPRS + HS
*-1,25833
0,392187
CPRS – EHA
*0,746667
0,392187
CPRS + CV - CPRS + HS
*-0,65
0,392187
CPRS + CV - EHA
*1,355
0,392187
CPRS + HS - EHA
*2,005
0,392187
* indica una diferencia significativa.
374