Prevision y Minimizacion de Riesgos de la Reaccion Arido

Pre visión y minimiz a ción d e
ri e s g o s d e R A A
. C ontrol d e los fa c tore s qu e afe c t a n a la
re a c ción
. Id e n tifi c a c ió n d e á rid o s p o t e n c i a l m e n t e
r e a c tiv o s. N or m a tiv a d e e n s a y o s
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
1 .- F o r m a s r e a c t i v a s d e s í l i c e e n e l á r i d o
ÁRIDOS QUE PUEDEN CONSIDERARSE REACTIVOS
(CONTIENEN MÁS DE LAS SIGUIENTES CANTIDADES DE CONSTITUYENTES)
ÓPALO
> 0,5 %
CHERT
o CALCEDONIA
> 3,0 %
TRIDIMITA
o CRISTOBALITA
> 1,0 %
CUARZO DEFORMADO
o MICROCRISTALINO
>5%
VIDRIO
VOLCÁNICO
>3%
GRANITO
VIDRIO INTERMEDIO
52 % - 66 % SiO2
GNEIS
VIDRIO ÁCIDO
> 66 % SiO2
GRAUWACA
ARGILITA
FILITA
ARENAS
y GRAVAS
NATURALES
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
2 .- A l t o c o n t e n i d o e n á l c a l i s d e l a s o l u c i ó n d e p o r o
z
Si el pH, o alcalinidad (normalmente de, al menos, 12,5) de la disolución
de poro crece, el potencial para la raa crece también.
z
El pH de la disolución aumenta con el contenido en álcalis del cemento.
z
Si la concentración de álcalis es suficientemente grande , los hidróxidos
alcalinos son capaces de romper incluso fuertes enlaces entre el silicio.
El uso de cemento de bajo de bajo contenido en álcalis puede no
ser suficiente para controlar reacciones con áridos muy reactivos
z
Ciclos repetidos de humedad-secado pueden originar concentraciones altas
de álcalis en sitios localizados. (Al viajar la humedad a través del hormigón,
disuelve álcalis y los transporta, depositándolos cuando la humedad se
evapora)
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
3 .- H u m e d a d s u f i c i e n t e
z
El gel producto de la reacción absorbe humedad originando expansión.
z
La expansión puede aparecer en hormigones con una humedad relativa del
80%.
Cualquier incremento de la impermeabilidad del hormigón,
reduce el movimiento de humedad y álcalis en él. Por ejemplo:
Uso de una baja relación agua/cemento*
Uso de materiales cementicios suplementarios
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
4 .- C o n t e n i d o e n á l c a l i s d e l h o r m i g ó n
z
Idealmente, el concepto de álcalis del hormigón debe incluir los álcalis de todos los
ingredientes del hormigón.
(kg cemento/m3) x (%Na2O equivalente* del cemento/100) =
kg álcali/m3
*(Na2O eq = Na2O + 0,658 K2O)
Límite aceptable en Canadá y algunos países de Europa: 3 kg/m3 de hormigón.
En EEUU el método utilizado es especificar un cemento de bajo contenido en
álcalis (Na2O equivalente* < 0,60 %).
z
Pese a estas precauciones, el hormigón puede exhibir expansión si:
. La humedad concentra los álcalis
. El árido es extremadamente reactivo
. Los álcalis provienen de ciertos minerales y aditivos químicos
.
“
los áridos
.
“
el agua
. Alto contenido total en álcalis por alto contenido en cemento
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
5 .- Á l c a li s e x t e r n o s
z
Álcalis externos pueden incrementar la expansión RAA especialmente cuando el
hormigón está agrietado o es altamente permeable.
z
Las
y
y
y
y
fuentes de álcalis externos son:
Sales de deshielo
Agua del mar
Aguas subterráneas
Aguas de procesos industriales
El uso de deshieladores para soluciones salinas o agua del mar impide que el cloruro
sódico provea de cantidades ilimitadas de álcalis al hormigón.
Otros caminos para reducir el ingreso de álcalis externos:
Reducir la permeabilidad del hormigón
Uso de cubiertas protectoras
Limpieza regular de la estructura
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
6 .- H u m e d a d-s e c a d o
z
El hormigón con alto contenido inicial de agua puede mantener una
humedad relativa interna alta si no se le permitió secarse, y, así, favorecer
la RAA.
z
La migración de álcalis puede aparecer con la alternancia de humedadsecado, concentrándose éstos cerca de la zona de secado.
Es deseable proveer al hormigón de un buen drenaje para minimizar la
humedad disponible y el efecto de los ciclos humedad-secado.
F a c tore s qu e afe c t a n a la R A A.
7 .- T e m p e r a t u r a
z
El hormigón expuesto a altas temperaturas es más susceptible a la RAA
que el que lo está a temperaturas inferiores.
z
El efecto de alta o baja temperatura sobre la expansión última es áridodependiente, con muchos áridos la reacción es mayor a mayor
temperatura.
Id e n tifi c a c ió n d e á rid o s
pot e n cialm e nt e re a c tivos
Recomendaciones
Americanas
Id e n tifi c a c ió n d e á rid o s
pot e n cialm e nt e re a c tivos
Recomendaciones
Canadienses
Id e n tifi c a c ió n d e á rid o s
pot e n cialm e nt e re a c tivos
Recomendaciones
Francesas
Métodos de ensayo para la
e v alu a ción d e la R A A
z
Comportamiento del árido
Los factores a tener en cuenta para que el buen comportamiento del árido
en campo sirva de evaluación positiva son:
y
El contenido en cemento y el contenido en álcalis del cemento debería ser el
mismo o mayor en el hormigón de campo que lo que es propuesto para la
nueva estructura
y
El hormigón examinado debe tener una antigüedad de, al menos, diez años
y
Las condiciones de exposición del hormigón de campo deben ser, al menos, tan
severas como las de la estructura propuesta
y
Debe hacerse un estudio petrográfico para demostrar que el árido es similar
y
Considerar la relación agua/cemento
Métodos de ensayo para la
e v alu a ción d e la R A A
PAÍS
PETROGRAFÍA
ALEMANIA
AUSTRALIA
-
BÉLGICA
CANADÁ
DINAMARCA
ESPAÑA
ESTADOS UNIDOS
FRANCIA
*
*
-
**
*
GRAN BRETAÑA
HOLANDA
HONG KONG
ISLANDIA
ITALIA
JAPÓN
*
*
*
*
*
-
NUEVA ZELANDA
NORUEGA
RUMANIA
RUSIA
S AFRICA
*
*
*
*
*
QUÍMICO
*
*
*
*
*
*
*
EXPANSIÓN
MORTERO
EXPANS IÓN
HORMIGÓN
EXPANSIÓN
ULTRAACELERADA
OTROS
*
*
-
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
-
*
*
**
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
Métodos de ensayo para la
e v alu a ción d e la R A A
z
Estudios de laboratorio
y
EXAMEN PETROGRÁFICO
(ASTM C 295) (UNE-EN 932-3, AENOR, 1997) (RILEM TC106/97/11)
y
ENSAYO QUÍMICO
(ASTM C 289 --NO RECOMENDADO--)
(P 18 589 “ENSAYO CINÉTICO”)(UNE 146 507-EX, AENOR 1999)
--NO RECOMENDADO PARA REACCIONES DE CINÉTICA LENTA--
y
ENSAYO ACELERADO DE BARRAS DE MORTERO
(CSA A23.2-25A) (ASTM 1260)(UNE 146 508EX, AENOR 1999)
y
ENSAYO DE PRISMAS DE HORMIGÓN
(CSA A23.2-14A) (ASTM C 1293)(UNE 146 509EX, AENOR 1999)
M é todos d e e ns a yo p ara la e v alu a ción d e
la RA A. E X AME N PE TRO GRÁ FIC O
z
IDENTIFICA MINERALES POTENCIALMENTE REACTIVOS
z
ANÁLISIS MICROSCÓPICO BAJO LUZ POLARIZADA
z
OTRAS HERRAMIENTAS (PLATINA UNIVERSAL, DRX, SEM, DIGITALIZACIÓN) PARA
CARACTERIZAR LA TEXTURA DE LA SÍLICE
z
¡¡CUIDADO CON LA REPRESENTATIVIDAD DE LA MUESTRA!!
z
INTERESANTE CORRELACIÓN PETROGRAFÍA-SERVICIO DEL ÁRIDO EN EL
HORMIGÓN. ÚTIL EN ESPECIFICACIONES FUTURAS
z
NO EVALUA SI EL ÁRIDO ORIGINARÁ EXPANSIÓN EN EL HORMIGÓN
M é todos d e e ns a yo p ara la e v alu a ción d e
la R A A. E N S A Y O Q UÍMIC O
z
ASTM C 289 : Se hace reaccionar el material con una solución alcalina de hidróxido
sódico 1 N a 80 ºC . A 24 h se mide la cantidad de sílice disuelta desde el árido y la
reducción en alcalinidad de la disolución.
-SÓLO IDENTIFICA ÁRIDOS MUY ALTAMENTE REACTIVOS-
z
P 18 589: Consiste en atacar la fracción granulométrica comprendida entre 0 y
315 µ del árido con una disolución de NaOH 1N a 80 ºC, midiendo en el filtrado,
después de 24, 48 y 72 h, las concentraciones de sílice disuelta y de sodio por
colorimetría y espectrofotometría de absorción atómica respectivamente.
-NO ES UN ENSAYO PARA MATERIALES CON CINÉTICAS LENTAS-SÓLO IDENTIFICA ÁRIDOS MUY REACTIVOS-
M é todos d e e ns a yo p ara la e v alu a ción d e
la RA A. E NSA Y O A C ELERADO DE
B ARRAS DE MORT ERO
z
Medida del cambio de longitud experimentado por una serie de probetas
de mortero elaboradas con el árido a estudiar, después de haber sido
sumergidas en agua a 80 ± 2 ºC (durante el primer día) y en una
disolución de NaOH 1N a 80 ± 2 ºC (durante los 14 días siguientes)
AUTOR
PAÍS
Oberholster & Davies, 1986
Sudáfrica
DIAS DE
ALMACENAMIENTO
EN NaOH A 80 ºC
12
Berra et al., 1994
Italia
12
Shayan et al., 1988
Australia
10
22
Hooton & Rogers, 1993
Canadá CSA A23.2-25A
14
-
USA ASTM C 1260-94
14
Wigum & Lindgard, 1994
Noruega
14
Batic et al., 1994
Argentina
28
LÍMITE DE
EXPANSIÓN
> 0.11 indica expansión
peligrosa
> 0.10
> 0.10
> 0.10
Expansión < 0.01 indica
árido inocuo
< 0.15 indica árido
inocuo
< 0.10 indica árido
inocuo
> 0.15
< 0.15 indica árido
inocuo
-
E x p a n sió n (R A A) e n
l a b or a t orio
NaOH 1N 60 ºC
Ln - Lo
Expansión % = ------------- x 100
254
M é todos d e e ns a yo p ara la e v alu a ción d e
la R A A. E N S A Y O D E PRISM A S D E
H O RMIG Ó N
z
Medida del cambio de longitud experimentado por una serie de probetas
de hormigón elaboradas con el árido a estudiar, mantenidos a 38 ºC y 100
% de humedad relativa durante, al menos, 52 semanas.
ASTM C 227 --DESESTIMADO-- Expandía inicialmente muy
lentamente pero continuaba expandiendo durante muchos años-CSA A23.2-14 A
ASTM C-1293
y
Cemento tipo I, alto en álcalis, 0,90% ± 0,1 % Na2O-equivalente) + NaOH
hasta simular 1,25 % de Na2O-equivalente en el cemento
y
Relación agua/cemento de 0,42 a 0,45
(contenido en álcalis del hormigón de 5,25 kg/m 3 )
LÍMITE RECOMENDADO:
MÁXIMO DE 0,04 % AL AÑO
Menor para presas y contenedores nucleares
M é todos d e e ns a yo p ara la e v alu a ción d e
l a R A C (r e a c c i ó n á l c a l i- c a r b o n a t o )
z
ENSAYO PETROGRÁFICO
ASTM C 295
z
ENSAYO QUÍMICO
CSA A23.2-26A
Analiza CaO, MgO y Al2O3 y separa áreas de expansividad según CaO/MgO frente a
Al2O3
z
ENSAYO DEL CILINDRO DE ROCA
ASTM C 586 -Ensayo complementario-
z
ENSAYO DE PRISMAS DE HORMIGÓN
CSA A23.2 14A
ASTM C 1293
(el ensayo acelerado de barras de mortero no se considera que sea capaz de evaluar
áridos suscepribles de RAC)
M a t e ri a l e s y m é t o d o s p a r a
in hibir l a R A A
z
Utilizar cemento con:
y
y
y
y
Cenizas volantes (ASTM C 618 Clase F)
Humo de sílice
Escorias de alto horno
Compuestos de litio
M a t e ri a l e s y m é t o d o s p a r a
in hibir l a R A A
z
Utilizar cemento Portland de bajo contenido en álcalis (< 0,60 %)
(baja a moderada reactividad de áridos)
z
Limitar los álcalis del hormigón
Europa y Canadá: cuando se utilicen áridos reactivos, contenido en álcalis del hormigón < 3 kg
m3
z
Uso de materiales cementicios suplementarios
Requerimientos químicos:
x Escoria; Contenido en álcalis total
x Cenizas volantes
“
Requerimientos de dosificación:
x Escoria
x Cenizas volantes
z
< 1,0 %
< 4,5 %
mínimo del 50 %
entre 20 y 30 %
Selección del árido
y Resultado probado
y Investigación de la calidad
y En último caso, mezclarlos con áridos no reactivos
M a t e ri a l e s y m é t o d o s p a r a
in hibir l a R A C
z
Limitar el tamaño máximo nominal del árido
z
Selección del árido
y Resultado probado
y Investigación de la calidad
y En último caso, mezclarlos con áridos no reactivos
z
Compuestos inhibidores de la RAC
Los compuestos de litio parecen controlar la reacción, pero todavía son
necesarias futuras investigaciones