LO QUE DEBES SABER SOBRE EL ATAQUE DE SULFATO EN EL CONCRETO

Si en alguna ocasión te preguntaste cómo se presentan los sulfatos, de qué forma atacan al concreto y cómo evitar que esto suceda, entonces has llegado al lugar indicado para salir de estas dudas.

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

Entre 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:

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 .

Si te interesa el tema, te invito a consultar el artículo durabilidad del concreto en zonas costeras y obras portuarias.

Ataque por cloruros en el concretoIngeniero Humberto Alejandro Girón Vargas

PRESENTACIÓN:

Por la gran extensión de litoral marítimo con que cuenta México, la corrosión que provoca en las estructuras de concreto el contacto con el agua de mar y la brisa marina es un tema que interesa de manera especial al sector constructivo del país. Así se reconoce en este estudio, cuyo enfoque sitúa el problema en ambientes que no resultan por sí mismos muy claramente agresivos por la acción de los cloruros.

Existe una conciencia general en la práctica constructiva común respecto de las precauciones que deben seguirse en la fabricación de elementos y estructuras de concreto claramente expuestos a ambientes de carácter agresivo, por el deterioro que ocasiona el contacto directo con sustancias naturales en el suelo o en el agua. Dada su elevada concentración de cloruros (más de 20,000 ppm), destaca como medio ofensivo el agua de mar en su estado normal porque favorece la corrosión del acero de refuerzo

No obstante, se presentan en la actualidad serios y veloces deterioros estructurales por el ataque al concreto de cloruros disueltos en el aire, presentes en ambientes marinos con alta humedad relativa y acción constante del viento, tales como las fajas costeras. En algunas circunstancias, el problema se agrava por la presencia de intensa y variada actividad industrial en la zona, como es el caso particular del Golfo de México.

En este trabajo se analiza el proceso de afectación del concreto y del acero de refuerzo sometidos a ambientes que no resultan por sí mismos tan claramente agresivos a causa de la acción de los cloruros, a no ser por la evidencia de ataques anteriores que han resultado en su degradación o destrucción.

Revisar y evaluar el potencial de daño en tales circunstancias, sus causas, los agentes que lo favorecen y sus efectos finales sobre las estructuras es el objetivo aquí planteado, para así delinear y establecer procedimientos generales para su prevención, control o reparación.

El proceso y sus agentes

La corrosión del acero de refuerzo existente dentro del concreto se origina por la presencia exclusiva de oxígeno y humedad en las proximidades de las barras, pero la existencia de cloruros libres en el medio que las rodea es un desencadenante del proceso.

En el agua de mar, en su estado normal, se puede encontrar un amplio rango de concentraciones de sales disueltas, aunque siempre con una proporción constante de un constituyente a otro; las concentraciones son más bajas en las zonas frías o templadas que en las cálidas y resultan especialmente altas en zonas de aguas bajas con tasas excesivas de evaporación diurna.

Debido a su alto contenido de cloruros, el agua de mar representa un elemento ofensivo para el concreto y el acero de refuerzo pues propicia y acelera –una vez que se ha iniciado– el fenómeno de la corrosión. En las franjas costeras, la brisa marina acarrea importantes contenidos de humedad que, naturalmente, lleva en sí cloruros; de esta manera, estructuras que no están en contacto directo con el agua de mar, sufren igualmente sus embates.

Los cloruros se vuelven así un elemento activo en el proceso de daño y degradación de las estructuras de concreto en franjas marítimas. De acuerdo con la concentración con que se

presenten en el agua de mar, quedará definido su grado de agresividad, por lo que habrá que esperar que algunas zonas tengan un mayor potencial dañino que otras.

El fenómeno de la corrosión del acero de refuerzo es causa frecuente de que las estructuras de concreto se deterioren prematuramente, aun cuando el concreto, por su alta alcalinidad con un pH promedio de 12.5 y baja conductividad, suele ser un medio que proporciona buena protección al acero contra la corrosión. Sin embargo, dentro de un esquema de ambiente agresivo, esta protección no es suficientemente eficaz y el fenómeno se produce. Pero existen también condiciones que de origen la favorecen y son las siguientes:

Excesiva porosidad del concreto

Reducido espesor del recubrimiento de concreto sobre el refuerzo

Existencia de grietas en la estructura

Alta concentración de agentes corrosivos en los componentes del concreto

Efectos en el concreto

La resistencia a compresión ha sido utilizada por lo regular como un indicador de la durabilidad del concreto; sin embargo, cada día se hace más evidente que por sí misma no determina la durabilidad del concreto. La impermeabilidad y la resistencia química rigen también la vida útil de una estructura, aunque estos factores están a su vez influidos por la composición del cemento y la calidad de la mezcla.

Los cloruros pueden estar presentes desde el inicio en la mezcla de concreto fresco (disueltos en los agregados, en los aditivos o en el agua). Se refieren como cloruros totales calculados y se expresan como el porcentaje de ion cloruro respecto al peso de cemento, el que debe limitarse, de acuerdo con la más reciente información

RECOMENDACIÓN

De manera natural, el concreto proporciona protección contra la corrosión del acero, en virtud de su alcalinidad. El grado de protección estará en función del recubrimiento de concreto, su calidad, los detalles de construcción y el grado de exposición.

La revisión efectuada a lo largo de este estudio demuestra que no hay duda respecto de que un concreto impermeable y de buena calidad será el mejor medio para prevenir la corrosión. No obstante, debe destacarse que no importa lo cuidadosas y exigentes que sean las especificaciones para preparar la mezcla; siempre se requerirá una cuidadosa supervisión en el sitio para asegurar que se siguen las técnicas adecuadas para un buen colocado, vibrado y curado.

El texto de este artículo fue tomado de la tesina presentada por el autor en el Diplomado de Obras de Concreto que imparten la Facultad de Arquitectura de la UNAM y el IMCYC.

Conclusiones

El concreto se comportará en general de manera satisfactoria cuando esté expuesto a variadas condiciones atmosféricas, a la mayor parte de aguas y suelos que contengan sustancias agresivas y a muchas otras clases de exposición química. Existen sin embargo algunos ambientes químicos, incluso de origen natural, en los cuales la vida útil de una estructura, aunque esté elaborada con el mejor concreto, será corta, a menos que se tomen medidas y cuidados específicos. El conocimiento de esas condiciones permitirá tomar dichas medidas para prevenir el deterioro o reducir la velocidad con la que el daño ocurre.