Hormigones elaborados con arcillas calcinadas: Estudio de difusión de cloruros

Abstract

El uso arcillas calcinadas como reemplazo parcial del cemento Pórtland en hormigones, tiene ventajas técnicas y medioambientales. Cuando los hormigones son expuestos a un ambiente marino, el ingreso de iones cloruros acelera el proceso de corrosión de las armaduras provocando daños estructurales [1], que disminuyen la vida útil. La incorporación de arcillas calcinadas genera distintos tipos y cantidad de fases hidratadas [2], modifica la estructura porosa del hormigón y la capacidad de combinar cloruros [1]. Es por esto que el perfil de concentración de cloruros libres (Cf, en solución de poros) y combinados (Cb, unidos química y físicamente) se ve afectado [1]. El objetivo de este trabajo es analizar la variación en la capacidad de combinar cloruros en hormigones elaborados con arcillas calcinadas de diferente composición mineralógica. Se elaboraron hormigones con un 25% de reemplazo de cemento Portland (CP) por una arcilla de mediano contenido de illita (HIC) y una con mediano contenido de caolinita (HKC), calcinadas industrialmente, y un hormigón elaborado únicamente con CP (HCP) cómo referencia. Se mantuvo una relación agua / (cemento + arcilla calcinada) de 0,5; y un contenido unitario de cemento + arcilla calcinada de 350 kg/m3 . Se prepararon cilindros de hormigón (Ø = 100 mm y h = 50 mm), se curaron durante 28 días, fueron sumergidos en solución de NaCl durante 35 días y se midió la difusión de cloruros (ASTM C 1556). Para los tres hormigones el perfil de cloruros totales (Cf+Cb) mostró una disminución en la concentración con el aumento de la distancia desde la superficie de la muestra; y el coeficiente de difusión aparente (Da), obtenido por el mejor ajuste de la segunda ecuación de la ley de Fick, fue del mismo orden (11,2; 10,9 y 12,9 x 10-12 m2 /s para HPC, HIC y HKC). La concentración superficial (Cs) fue menor en HKC (0,72; 0,75 y 0,68 %m/m para HCP, HIC y HKC). Finalmente, de acuerdo con lo realizado por Li et al. [1], se ajustó la relación entre Cb y Cf utilizando la isoterma de Freundlich, determinan los valores de las constantes  y : Cb=(Cf/Cs)  . Los valores obtenidos para  se encontraron entre 0,45 y 1,00; Li et al (2019) supusieron un valor de 0,75 para hormigones elaborados con 25% de reemplazo por ceniza volante. En la Figura 1 se muestra la relación entre Cb y Cf para los diferentes hormigones. De los resultados obtenidos se concluye que los hormigones elaborados con un 25% de reemplazo por arcillas calcinadas de mediano grado, la resistencia a la difusión de cloruros totales no aumenta respecto al hormigón elaborado con CP, siendo mayor la capacidad de combinar cloruros cuando se utiliza arcilla caolinítica, por lo que se espera una mayor vida útil.