ataque de sulfatos

Hormigón en ambiente de sulfatos

Autor: Departamento Técnico de Productos CAVE S.A.



El hormigón de cemento es vulnerable a ataques por soluciones acuosas de sales de sulfato existentes en algunos suelos y aguas subterráneas. La velocidad y grado del ataque depende de la cantidad de sulfato soluble disponible, presencia de agua, composición del cemento y ciertas características del hormigóncomo su permeabilidad. A medida que la acción progresa, hay una pérdida gradual de resistencia en la pasta de cemento endurecida, de modo que el hormigón se desintegrará. Los elementos de hormigón expuestos a ataques por sulfato, en contacto con suelos y aguas subterráneas, incluyen bases, muros de fundaciones, muros de contención, machones, pilastras, alcantarillas, tuberías y losas de superficie.El ataque más severo ocurre en elementos donde sólo un lado está expuesto a soluciones de sulfato y en el otro lado se producen evaporaciones, por ejemplo los muros de contención.





Origen de Sulfatos Disponibles
El sulfato soluble está presente en alta concentración en suelos y aguas subterráneas especialmente en el entorno cordillerano, donde existen flujos bajos de agua. Los depósitossuperficiales de tales sales, a menudo sulfato de sodio, ocurren en muchas áreas y pueden estar en alta concentración el sulfato de magnesio y de cobre. Aunque normalmente no está en concentraciones tan altas como para interferir en el crecimiento de la vegetación, la concentración de sulfato en o cerca de la superficie, puede ser suficientemente alta como para dañar al hormigón. Igualmente dañino esel sulfato proveniente de lluvia ácida.
En zonas de mayor cantidad de lluvia, el nivel de sulfato está en baja concentración, por una mayor dilución. En áreas con depósitos de yeso, las concentraciones pueden ser altas y localizadas. Los sulfatos de calcio naturales, como el yeso, tienen baja solubilidad y, por sí mismos, no producen reacciones significativas, pero, en el tiempo, pueden convertirseen sales más solubles, como sulfatos de sodio y magnesio.
En sitios donde se almacena carbón por tiempo prolongado se encuentran concentraciones altas de sulfatos solubles. Los terrenos pantanosos son también, a veces, altos en concentración de esas sales. Donde hay minerales sulfurados puede ocurrir una oxidación a sulfato, incluso por acción bacteriológica. Los alcantarillados y otrosmateriales de desecho liberan a veces gases conteniendo sulfuros, los cuales se oxidan a sulfato.
El ataque del agua de mar sobre el hormigón ha sido tradicionalmente tratado como un ataque de sulfato distinto al que ocurre en suelos y aguas subterráneas. La concentración de sulfato en el agua de mar (forma soluble promedio 2.750 ppm) es muy alta y está en el rango de concentración que daña al hormigón. Elproblema se complica por la acción de erosión, corrosión del refuerzo de acero y por daño físico debido a impacto de olas u otro material además de los factores relacionados con la abrasión.


Mecanismo de la Reacción
El ataque por sulfato en el hormigón es producto de una reacción química entre el ión sulfato y el aluminato de calcio hidratado y/o el componente hidróxido de calcio de la pasta decemento endurecida, en presencia de agua. Los productos resultantes de esta reacción son sulfoaluminato de calcio hidratado, conocido como etringita y sulfato de calcio hidratado, conocido como yeso. Estos sólidos tienen un volumen mayor que los reactantes sólidos y las tensiones pueden producir rompimiento de la pasta y del hormigón.
La medida preventiva, verificada en terreno y laboratorio,está basada en reducir o eliminar uno o más de los cuatro reactantes de la reacción de arriba, ya que sólo se necesita neutralizar para detener la reacción. Aunque la medida preventiva basada en la reacción específica del sulfato descrita arriba, ha probado ser efectiva en la mayoría de los casos, hay ocasiones en las cuales no tiene éxito. El sulfato de magnesio es más agresivo que el sulfato de...