Concreto de alta durabilidad y resistencia a los sulfatos

Holcim (Costa Rica) – CETEC
Ing. Francesco Rossi
Concreto de alta durabilidad y resistencia a los sulfatos
El concreto, sufre de deterioro cuando está en
contacto con sulfatos (de calcio, de sodio y del
ácido sulfúrico). El principal mecanismo químico es
la reacción de los sulfatos con el aluminato tricálcio
(C3A) formando Ettringita tardía, y con la
Portlandita (hidróxido de calcio) formando Yeso
(sulfato de calcio) o Brucita (sulfato de Magnesio).
Estos compuestos, tienen un mayor volumen
molecular, causando expansión dentro del concreto
y por lo tanto su fisuramiento y posterior
desintegración.
Para controlar y minimizar el impacto por la
reacción con sulfato, es requerida una pasta de
cemento densa con el fin de evitar el ingreso de la
sustancia, y minimizar el contenido de aluminato
tricálcico y de Portlandita.
La norma ACI 318 de los EE.UU. (código de
construcción para concreto estructural) indica que
en las condiciones más severas, donde esté
presente el sulfato en concentraciones mayores a
los 2000 mg/kg como sulfato soluble presente en el
suelo, o concentraciones mayores a los 10000
mg/kg como sulfato disuelto en agua (tabla 4.2.1) se
requieren cementos Pórtland tipo V (ASTM C150)
con un C3A <5%, o cementos Pórtland modificados
tipo IP(HS) con puzolana (ASTM C595) , o cementos
hidráulicos tipo HS con puzolana (ASTM C1157);
estos dos últimos sin declarar valores máximos de
C3A presentes en los cementos.
Adicionalmente al uso del cemento adecuado, el
concreto producido debe desarrollar una resistencia
a la compresión a los 28 días f´c >31 MPa y debe
haber sido preparado con una relación
agua/cemento <0.45. La resistencia al ataque de los
sulfatos del cemento debe ser evaluada mediante la
aplicación del ensayo según la norma ASTM C1012 y
para el caso de una exposición severa S3 debe
cumplirse una expansión <0.10% a los 18 meses del
ensayo. Esta norma expone un elemento de
mortero preparado con el cemento en estudio a
una concentración de sulfato 3,4 veces superior al
límite indicado para una condición extrema.
La norma europea EN 206 (especificación,
desempeño, producción y conformidad del concreto)
por su lado también indica que en condiciones
severas (XA3) de presencia de sulfatos en
concentraciones entre 12000 mg/kg y 24000 mg/kg
en suelo y en concentraciones entre 3000 mg/kg y
6000 mg/kg en agua subterráneas se debe emplear
un cemento resistente a los sulfatos, de acuerdo a la
norma EN 197; la cual especifica 7 diferentes tipos de
cemento, tres de ellos tipo Pórtland sin adiciones
conteniendo menos del 5% de C3A, dos con adiciones
de escoria sin requerimientos máximos de C3A y dos
cementos modificados con puzolanas con valores de
C3A inferiores al 9%; la diferencia entre estos dos
cementos es el contenido de puzolana, entre el 21% y
35% el primero, y entre el 36% y 55% el segundo.
Igualmente como en el caso de la norma americana,
también la norma europea especifica condiciones de
producción del concreto, en el cual la relación
agua/cemento debe ser <0,45, la resistencia del
concreto a 28 días f´c >35 MPa y el contenido del
cemento >360 kg/m3.
Las condiciones anteriormente especificadas son las
requeridas para la producción de elementos de
concreto altamente resistentes a los sulfatos. Para
cumplir con los requisitos relacionados al tipo de
cemento, en Costa Rica se dispone para la fabricación
de concretos altamente resistentes a los sulfatos, de
un cemento puzolánico tipo MP (conteniendo entre
un 20% y un 30% de puzolana) con un C3A máximo
del 6%. Este cumple con la norma ASTM C595 para
un cemento tipo IP(HS), según la norma ASTM C1157
para un cemento tipo HS y según la norma EN 197
para un cemento CEM IV/A-SR.
Se recomienda el uso de este cemento, junto a
prácticas adecuadas de preparación de concreto, las
relaciones agua/cemento, contenido de cemento en
la pasta y resistencias del concreto indicadas
anteriormente con el fin de lograr concretos
altamente resistentes a los sulfatos.
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