1. EVALUACIÓN DEL ATAQUE POR SULFATOS EN MORTEROS DE
CEMENTO PORTLAND MEDIANTE TÉCNICAS NO DESTRUCTIVAS
J. N. EIRAS1, V . GENOVÉS 1, L. SORIANO 1, M. M. TASHIMA 1, J. S. POPOVICS 2, J. PAYÁ 1
1 Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón ICITECH, Universidad Politécnica de Valencia, Camino de Vera s/n 46022 Valencia, España
2 Civil and Environmental Engineering, University of Illinois, 205 N. Mathews Ave, Urbana, IL, 61801 (USA)
jesus.eiras.fernandez@gmail.com
Frecuencia fundamental de resonancia a distintas energías de impacto.Frecuencia fundamental de resonancia a flexión.
L
os materiales a base de cemento Portland son sensibles al ataque por sulfatos en
mayor o menor medida dependiendo del contenido de aluminato tricálcico en la
composición química del cemento. El ión sulfato forma etringita secundaria con el
aluminato cálcico hidratado, y forma sulfato cálcico dihidrato con la portlandita.
Dado el carácter expansivo de estos productos que contienen sulfato, el ataque cursa
con una densificación inicial del material y una microfisuración posterior hasta que el
material acaba disgregándose cuando el ataque es severo. El ataque externo de sulfatos
se produce por la reacción entre los iones sulfato y los productos de hidratación del ce-
mento generando la formación de yeso (CaSO4.2H2O) y de etringita secundaria, ambos
productos son potencialmente expansivos. Los iones sulfato están presenten en numero-
sos ambientes, como agua de mar, aguas residuales, aguas subterráneas, et c.
Ciencia y tecnología del hormigón
S
e ha evaluado el daño causado por ataque de sulfatos externo en morteros de
cemento blanco (BL) y resistente a sulfatos (SR). Aunque a edades tempranas
(<28 días de inmersión en la disolución) es difícil observar una evolución en el
daño inducido por el ataque externo de sulfatos, se observan ciertos efectos co-
mo el aumento en los valores de frecuencias fundamentales de resonancia o disminuci-
ón de los valores de atenuación de la señal (Q), incluso en los morteros (SR). Las medi-
das de comportamiento no lineal a través del parámetro α, muestran una evolución con el
tiempo de inmersión en la disolución de sulfato sódico. No pueden establecerse relacio-
nes directas cuantitativas entre los ensayos realizados en diferentes tipologías de probe-
tas.
Los autores agradecen el financiamiento concedido por el
Ministerio de Ciencia e Innovación MICINN, España, y FEDER
(Proyecto BIA 2010-19933).
Ca(OH)2 + Na2SO4 + 2H2O→CaSO4.2H2O + 2NaOH
3CaSO4.2H2O + C3AH6 + 24H2O→3CaSO4.3CaO.Al2O3.32H2O
CEM Edad
(días)
Frecuencia
fundamental de
resonancia a
flexión (Hz)
SD
(Hz)
Factor de
calidad, Q
SD
BL 0 5431.2 42.7 83.4 2.0
7 5459.5 45.0 71.3 2.3
14 5460.7 40.8 68.8 4.1
SR 0 5870.1 13.4 95.7 4.6
7 5863.4 10.1 87.2 4.3
14 5876.3 13.3 84.5 5.1
A
partir del ensayo de frecuencia de resonancia excitada a diferentes energías de
impacto se evalúa la dependencia de la frecuencia con la amplitud. Esta depen-
dencia se evalúa a partir de la ecuación:
A
fo
fof



Parámetro α frente al tiempo de ataque por sulfatos.
Donde:
fo Frecuencia de resonancia para la menor energía de impacto.
A Amplitud.
α Constante de proporcionalidad entre la variación de frecuencia normalizada por
fo y la amplitud. Parámetro histerético.
ACELERÓMETRO
MARTILLO DE
IMPACTO
AMPLIFICADOR
PROBETA
OSCILOSCOPIO
Expansión UNE-80 112-89
E
xiste una evolución en los cambios relativos de longitud. Mientras que en los
morteros SR los cambios relativos de longitud son de menor magnitud, se
obtienen porcentajes de expansión de hasta 0.2 % a 28 días de inmersión en
la solución de sulfato sódico.
Los cambios relativos de longitud no pueden ser relacionados con los ensayos de
resonancia llevados a cabo en las probetas 40 mm x 40 mm x 160 mm, debido a que el
ataque se produce más lentamente. Hay que tener en cuenta que la superficie expuesta
al ataque por unidad de volumen es mayor en las probetas de expansión, siendo 1.45
veces la superficie por unidad de volumen expuesta en las probetas de 40 mm x 40 mm
x 160 mm.
Evolución de la frecuencia fundamental de resonancia a flexión en morteros BL
ENSAYO ESTANDAR DE RESONANCIA A FLEXIÓN ENSAYO DE RESONANCIA A DIFERENTES ENERGIAS DE IMPACTO ENSAYO DE EXPANSIÓN
C3A (%) 40 mm x 40 mm x 160 mm 25.6 mm x 25.6 mm x 285 mm
SR
BL
SR
BL
AGUA/CEMENTO=0.60
ÁRIDO/CEMENTO=3
CEM I / SR-52.5R
CEM II / BL-42.5R
2.93
8.77
Inmersión en una solución de
Na2SO4 al 15% en peso.
Evolución de la frecuencia fundamental de resonancia a flexión en morteros SR
Cambios relativos de longitud frente al tiempo de ataque por sulfatos.
E
l cambio relativo de frecuencia de resonancia a flexión respecto al estado inicial,
(0 días) podría estar anunciando una densificación del material producto del
ataque de sulfatos. Sin embargo, el factor de calidad Q disminuye con la edad
de ataque. Los parámetros obtenidos con el ensayo estándar de resonancia a
flexión no son sensibles para discernir daño a edades tempranas de ataque.
Frecuencia fundamental de resonancia a flexión a diferentes energías de impacto.
BL
SR
E
n las primeras edades de ataque se aprecia una ligera evolución en el parámetro
α, aumentando significativamente a la edad de 21 días. En morteros SR no se
anuncia ninguna evolución, a las edades de ataque contempladas en este
estudio (menores de 21 días).