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FACTORES EXTERNOS Ataque por Sulfato Para empezar hay que saber que los sulfatos son compuestos químicos que están presentes en una gran variedad de concentraciones en el suelo, aguas subterráneas, aguas superficiales y aguas de mar. Las formaciones de sulfato más comunes son sulfatos de sodio, potasio, magnesio y calcio. El concreto expuesto a soluciones de sulfatos puede ser atacado y sufrir deterioro en un grado que depende básicamente de tres aspectos: 1. Los constituyentes del concreto 2. La calidad del concreto en el lugar 3. El tipo y la concentración del sulfato Cuando hablamos del ataque de los sulfatos al concreto es necesario conocer las características del concreto resistente a los sulfatos, de modo que podamos dar los pasos apropiados para minimizar el deterioro del concreto que se expone a estos compuestos químicos. El ataque se presenta, cuando a través del agua, concentraciones relativamente altas de sulfatos entran en contacto con los compuestos hidratados de la pasta de cemento. Este contacto hace que se produzca una reacción química que genera expansión en la pasta y crea una presión capaz de romperla y finalmente desintegrar el concreto. Los mecanismos que intervienen en el ataque del concreto por sulfatos son dos: Reacción del sulfato con hidróxido de calcio liberado durante la hidratación del cemento formando sulfatos de calcio (yeso). Reacción de sulfato de calcio con el aluminato de calcio hidratado formando sulfato aluminato de calcio (etringita). Ambas reaccionan dan como resultado un aumento de volumen en el sólido, pero la segunda genera expansiones, rupturas y ablandamiento del concreto pues los sulfatos reaccionan con el aluminato de calcio hidratado. Las consecuencias del ataque de sulfatos no solo producen degradación por expansión y fisuración, también, una reducción en la resistencia mecánica debido a la pérdida de cohesión en la pasta de cemento, lo anterior también conlleva a una pérdida de adherencia entre la pasta y las partículas de los agregados. ORIGEN DE LOS SULFATOS Y CARACTERÍSTICAS

Ataque quimico al concreto- tecnologia del concreto

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FACTORES EXTERNOSAtaque por SulfatoPara empezar hay que saber que los sulfatos son compuestos químicos que están presentes en una gran variedad de concentraciones en el suelo, aguas subterráneas, aguas superficiales y aguas de mar.Las formaciones de sulfato más comunes son sulfatos de sodio, potasio, magnesio y calcio.El concreto expuesto a soluciones de sulfatos puede ser atacado y sufrir deterioro en un grado que depende básicamente de tres aspectos:

1. Los constituyentes del concreto

2. La calidad del concreto en el lugar

3. El tipo y la concentración del sulfato

Cuando hablamos del ataque de los sulfatos al concreto es necesario conocer las características del concreto resistente a los sulfatos, de modo que podamos dar los pasos apropiados para minimizar el deterioro del concreto que se expone a estos compuestos químicos.

El ataque se presenta, cuando a través del agua, concentraciones relativamente altas de sulfatos entran en contacto con los compuestos hidratados de la pasta de cemento. Este contacto hace que se produzca una reacción química que genera expansión en la pasta y crea una presión capaz de romperla y finalmente desintegrar el concreto.Los mecanismos que intervienen en el ataque del concreto por sulfatos son dos:

Reacción del sulfato con hidróxido de calcio liberado durante la hidratación del cemento formando sulfatos de calcio (yeso).

Reacción de sulfato de calcio con el aluminato de calcio hidratado formando sulfato aluminato de calcio (etringita).

Ambas reaccionan dan como resultado un aumento de volumen en el sólido, pero la segunda genera expansiones, rupturas y ablandamiento del concreto pues los sulfatos reaccionan con el aluminato de calcio hidratado.

Las consecuencias del ataque de sulfatos no solo producen degradación por expansión y fisuración, también, una reducción en la resistencia mecánica debido a la pérdida de cohesión en la pasta de cemento, lo anterior también conlleva a una pérdida de adherencia entre la pasta y  las partículas de los agregados.

ORIGEN DE LOS SULFATOS Y CARACTERÍSTICASEntre los sulfatos de origen natural se pueden mencionar algunos suelos orgánicos, suelos con turbas, algunos suelos arcillosos y aguas freáticas de los mismos, que pueden producir sales sulfatadas.

Los sulfatos en forma de sales más agresivas son:

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Sulfato de amonio (NH4SO4) Sulfato de calcio (CaSO4) Sulfato de magnesio (MgSO4) Sulfato de sodio (NaSO4)Otra fuente natural de sulfatos es el agua de mar que aparte de contener sales de sulfatos, está compuesta de otras sales que pueden ser un poco más agresivas con el concreto, entre las sales disueltas más comunes en el agua de mar están:

Cloruro de sodio (NaCl) Cloruro de magnesio (MgCl2) Sulfato de calcio (CaSO4)Como sulfatos de origen biológico se pueden considerar aquellos que provienen de la presencia de microorganismos sobre la superficie de concreto o de aguas residuales que experimentan descomposición biológica de carácter aeróbico en sustancias orgánicas que habitualmente contiene proteínas y/o azufre.Entre los sulfatos de origen industrial se destacan los que proceden de aguas residuales con derivados orgánicos e inorgánicos del azufre, especialmente sulfatos. También están los que provienen de plantas industriales y fábricas fertilizantes, galvanizados, laboratorios fotográficos, entre otros, los cuales penetran el suelo o las aguas subterráneas.En zonas industriales y en zonas urbanas donde hay combustión de carbón o gasolina con azufre, se libera dióxido de azufre que en presencia de oxígeno y humedad forman ácido sulfúrico. Las lluvias ácidas también contienen sulfatos que atacan la superficie del concreto endurecido.

PARA FABRICAR CONCRETO RESISTENTE A LOS SULFATOS…Las condiciones ambientales hacen que la fabricación del concreto resistente a los sulfatos sea más exigente y que no se puedan perder de vista estos puntos elementales:

Un contenido de cemento que garantice un concreto más durable en el tiempo. Una baja relación agua/material cementante; pues sabemos que esto hace que el concreto sea menos

permeable. Una adecuada colocación del concreto controlando especialmente variables como el vibrado o

compactación y el curado.En conclusión la resistencia del concreto a sulfatos no se puede explicar desde un solo factor, como por ejemplo, el tipo de cemento, más bien hay que considerar en conjunto todos y cada uno de los factores que en suma producirán un concreto resistente a los sulfatos, esto es, el diseño de mezcla del concreto, la reducción en el contenido de agua, la adecuada colocación y compactación del concreto y un curado efectivo.

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Ataque por Agua de MarLa acción del agua de mar en el concreto ha sido materia de numerosas investigaciones ytrabajos, desde el inicio del siglo. Existe una tendencia que considera el ataque del agua demar como un fenómeno bien definido y homogéneo. Pese a ello, es conveniente tener encuenta la multiplicidad de factores incidentes, como es la variación del clima, la presencia defactores mecánicos como la erosión y la acción de. las mareas, que modifican las condicionesde inmersión, aparte de los actores biológicos.

Puede asegurarse que la acción del agua de mar difiere a la acción conjunta o independientede los sulfatos que contiene. Como en otros casos, la durabilidad del concreto se asegura porsu buena compasidad. En este sentido, en las investigaciones que se realizan, resulta esencialdefinir la porosidad del cemento y del concreto, sea la abierta y total, la dimensión y geometríade 1 C35 poros la distribución granulométrica.

El ataque del agua de mar corresponde a la de las sales disueltas, principalmente cloruros ysulfatos sobre los constituyentes del cemento por cuanto ninguno de los componenteshidratados son estables al medio marino. Las reacciones características en el ataque sepresentan sobre el hidróxido de sodio y el aluminato tricálcico. La Tabla V da una orientaciónEsquemática de las reacciones que se producen.

En todo caso para una mejor apreciación del problema, es conveniente separarlo según elestado de inacción de los elementos del concreto.

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En inmersión total al ataque es fundamentalmente químico por acción de sulfatos y cloruros.Sin embargo. Una carbonatación inicial me ora las características del concreto a los agentesagresivos por la formación de una capa protectora constituida por microcristales de carbonatode cálcico.

En inmersión alternada o semi-inmersión e 1 ataque es de carácter físico y químico debido a laacción mecánica de las olas, al fenómeno de contracción y evaporación alternada que lleva lafisuración en la zona de marea. La cristalización expansíva de ciertas sales, la corrosióneventual de las armaduras, con expansión del concreto y también las variaciones de clima.

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Ataque Por ácidosLos ácidos atacan las bases y las sales básicas -formadas por la hidratación del cemento,deteriorándolo por la formación de sales solubles y procesos de disolución que eliminan elhidróxido de sodio. Los parámetros que gobiernan el ataque estrictamente ácido son la fuerzadel álkali y su concentración, vale decir el valor del Ph.

La gran influencia del Ph, e 5 la razón Por la cuál se puede estimar que las agitas ácidas dereducido pH, menor de 4.5, atacan fuertemente los concretos. Cualquiera que sea el cementoutilizado. En la prácticas puede estimarse que ningún cemento portland resiste la acción de aguas con Ph inferior a 4. De otro 1 ado los cementos portland corrientes resisten sin mayoresdaños la acción de aguas con valores de Ph superior a 6.

No es procedente considerar que u- 1 valor del Ph es el único factor determinante en el ataquede los ácidos. En efecto, la velocidad de difusión y de llenado de los vacíos intersticiales es degran importancia, especialmente si esta acción se produce bajo presión.Los ácidos orgánicos tienen una actividad menos predacible que la de los ácidos inorgánicos,por ejemplo, el ácido exálico, que forma una sal de calcio casi insolubles no tiene efecto sobrelos concretos del cemento portland, mientras que el ácido acético, el cual forma una sal decalcio soluble, es muy perjudicial. El Ácido láctico, que e encuentra en las leches agrias, atacaal concreto y ha causado deterioro de pisos y secadores en las lecherías y plantas defabricación de mantequilla y queso. El ácido butírico que también es producto de la rancidezpuede asociarse con el ácido láctico y se piensa que tiene un efecto perjudicial similar. Contra esta evidencia se ha encontrado que los tanques de concreto de cemento portland tienen unavida razonable cuando se usa para almacenar productos de fermentación conteniendo entre

otros, ácidos butírico, láctico y acético.

Ataque Por Carbonatación

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La carbonatación es un fenómeno natural que ocurre todos los días en diferentes tipos de estructuras.

En el concreto que no contiene acero de refuerzo, la carbonatación generalmente es un proceso de pocas consecuencias, sin embargo, en el concreto reforzado, este proceso químico aparentemente inofensivo, avanza lenta y progresivamente desde la superficie expuesta del concreto, encontrando dentro de la masa de concreto al acero de refuerzo generando una posible corrosión del acero.Para entender este fenómeno recurro a la definición que hace Rick Montani de este fenómeno:

La carbonatación en el concreto es la pérdida de pH que ocurre cuando el dióxido de carbono atmosférico reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto y convierte el hidróxido de calcio (con alto pH) a carbonato de calcio, el cual tiene un pH más neutral.¿Por qué es un problema la pérdida de pH? Porque el concreto, con su ambiente altamente alcalino (rango de pH de 12 a 13), protege al acero de refuerzo contra la corrosión. Esta protección se logra por la formación de una capa de óxido pasivo sobre la superficie del acero que permanece estable en el ambiente altamente alcalino.Cuando la carbonatación empieza a experimentar la profundidad del refuerzo, la capa de óxido protectora y pasivadora deja de ser estable. A este nivel de pH (por debajo de 9), es posible que empiece la corrosión, dando como resultado un agrietamiento y fisuramiento del concreto.Aunque la difusión del dióxido de carbono a través de los poros de concreto pueda requerir años antes de que ocurra el daño por corrosión, puede ser devastadora y muy costosa de reparar.

¿CÓMO DETECTAR LA CARBONATACIÓN EN EL CONCRETO?En definitiva, la manera más fácil de detectar la carbonatación en una estructura es romper un pedazo de concreto (preferentemente cerca de un borde) en donde se sospeche que hay carbonatación.

Después de limpiar todo el polvo residual del espécimen, se coloca una fenolftaleína sobre el concreto. Las áreas carbonatadas del concreto no cambiarán de color, mientras que las áreas con un pH mayor a 9 tomarán un color rosado brillante.Este cambio apreciable de color muestra cuál es es la profundidad de carbonatación dentro de la masa de concreto.Este tipo de ensayo es rutinario y lo realizan los laboratorios dedicados a la investigación del concreto cuando se evalúa una patología en el concreto. Estas investigaciones que se hacen a las estructuras deben estar acompañadas de ensayos de resistencia del concreto, valoraciones de la profundidad del recubrimiento, contenido de cloruro, permeabilidad del concreto, entre otras pruebas.

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FACTORES QUE AFECTAN LA CARBONATACIÓNEl proceso de carbonatación se ve afectado por variables naturales que se encuentran en el concreto. El aumento de carbonatación depende, en gran medida, del contenido de humedad y de la permeabilidad del concreto. Para que haya carbonatación, debe haber humedad.La reacción de carbonatación avanza más rápidamente cuando la humedad relativa en el concreto se encuentra entre el 50 y el 60 por ciento. Si la humedad es baja, significa que no hay suficiente agua en los poros del concreto para que se disuelvan cantidades significativas de hidróxido de calcio.Otro asunto fundamental es que el concreto permeable se carbonatará rápidamente: una forma de sumar años de protección contra la carbonatación es el seguimiento de prácticas estándar para producir concretos de baja permeabilidad: estas incluyen relaciones bajas de agua/cemento, compactación apropiada por vibración, uso de puzolanas  como cenizas volantes o humo de sílice, y un curado del concreto apropiado.Todas estas prácticas reducen la permeabilidad del concreto y hacen menos probable que el dióxido de carbono se difunda a través del concreto.

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¿QUÉ SE DEBE HACER PARA REPARAR Y PROTEGER LA ESTRUCTURA DE LA CARBONATACIÓN?La reparación del daño visible es solo el primer paso para una reparación duradera del concreto dañado por la corrosión. Las áreas resanadas cubren usualmente solo alrededor del 20 por ciento de toda el área de la superficie, pero el área total de esta ha sido carbonatada.

Si solo se resana el daño visible, sin preocuparse por las causas subyacentes, no pasará mucho tiempo antes de que ocurra mayor desportillamiento. Para detener efectivamente el avance de la carbonatación, se emplean recubrimientos anti-carbonatación. Al contrario de las pinturas de mampostería o los recubrimientos elastoméricos comunes, estos recubrimientos están diseñados para detener el ingreso del dióxido de carbono.

ATAQUE DE AGENTES BIOLOGICOSLos agentes biológicos que pueden actuar sobre el concreto generando un deterioro de ordenquímico, son diferentes tipos de microorganismos : bacterias, hongos y líquenes, estos últimosen cuanto forman colonias de tamaño microscópico. El desarreglo que generan es superficial ysólo se produce en concretos carbonatados, húmedos, cuya superficie se encuentra sucia o haacumulado materia orgánica que sustente su crecimiento El ataque no es directo sino por laacción química del metabolismo.

Los microorganismos no pueden existir dentro del concreto, por constituir un ambiente hostil,no sólo carente de nutrientes orgánicos sino con un valor de Ph alto que impide su vida. Se ha comprobado también deterioros en los concretos en obras marítimos y en zonascosteras, especialmente en climas cálidos por la acción de moluscos marinos que llegan aperforar el material con una acción combinada química y mecánica.

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