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Expansión Retardada por Calor Inducido del Concreto.

La expansión retardada por calor inducido (ERCI), también llamada de formación retardada de etringita (FRE), se refiere a una condición rara de ataque de sulfatos internos* a través de la cual el concreto maduro se expande y se fisura. Sólo los concretos con composiciones químicas particulares son afectados cuando alcanzan temperaturas altas, después de algunas horas de su colocación (entre 70°C y 100°C [158°F y 212°F], dependiendo de los componentes del concreto y del tiempo decorrido desde la colocación hasta que la temperatura se alcance). Esto puede ocurrir pues las altas temperaturas decomponen cualquier etringita que inicialmente se forme y prende fuertemente el sulfato y el alumina en el gel de silicato de calcio hidratado (C-S-H) de la pasta de cemento. Se impide, entonces, la formación normal de etringita.

En la presencia de humedad, el sulfato se libera del confinamiento del C-S-H y reacciona con el monosulfoaluminato de calcio, formando etringita en el concreto frío y endurecido. Después de meses o años de liberación, la etringita se forma en lugares confinados a lo largo de la pasta. Tal etringita puede ejercer presión de cristalización pues se forma en un espacio limitado bajo supersaturación. Una teoría: como el concreto es rígido y si no hay suficientes vacíos para acomodar la etringita, puede ocurrir aumento de volumen, expansión y agrietamiento.

Además, parte de la etringita inicial (primaria) puede convertirse en monosulfoaluminato bajo altas temperaturas y bajo enfriamiento revertirse nuevamente para etringita. Como la etringita ocupa más espacio que el monosulfoaluminato del cual se forma, esta transformación es una reacción expansiva. El mecanismo que causa la expansión en la pasta aún no es totalmente entendido y la real influencia de la formación de etringita en la expansión todavía está siendo investigada. Algunas pesquisas indican que hay poca relación entre la formación de la etringita y la expansión.

En la expansión retardada por calor inducido, se observa una separación de la pasta hacia los agregados, como resultado del aumento de volumen de la pasta. Esta separación se caracteriza por el desarrollo de bordes de etringita alrededor de los agregados (Fig. 1-36). En las etapas iniciales de la expansión retardada por calor inducido, los vacíos entre pasta y agregados no están llenos (no hay etringita presente).

Se debe observar que el concreto sostiene una pequeña cantidad de expansión sin daño. Sólo casos extremos resultan en fisuración y normalmente la expansión retardada por calor inducido está asociada con otros mecanismos de deterioración, especialmente reactividad álcali-sílice.

Fig. 1-36. La expansión retardada inducida por calor se caracteriza por la expansión de la pasta que se suelta de los componentes no-expansivos, tales como los agregados, creando espacios en la interfaz pasta-agregado. El espacio se puede llenar posteriormente por cristales oportunistas de etringita más grandes, como mostrado aquí. Esta foto es cortesía de Z. Zhang y J. Olek (Purdue University) (69154)

Sólo los concretos en elementos masivos que retienen el calor de hidratación o elementos expuestos a muy altas temperaturas en edades tempranas corren el riesgo de FRE y de ellos sólo pocos tienen una composición química o un perfil de temperatura para causar expansión perjudicial.

Elementos de concreto de tamaño normal colados y mantenidos en temperaturas próximas de las temperaturas ambientes no pueden sufrir ERCI, si los materiales usados son sanos.

Las cenizas volantes y las escorias pueden ayudar a controlar la expansión retardada por calor inducido, juntamente con el control del desarrollo de la temperatura en edades tempranas. Para más informaciones, consulte Lerch (1945), Day (1992), Klemm y Millar (1997), Thomas (1998) y Famy (1999).

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