Estudio sobre la durabilidad de los nuevos tipos de cemento para la evaluación del comportamiento de morteros y hormigones frente a la agresión química de los sulfatos y del agua de mar

摘要

Esta investigación ha sido desarrollada para analizar la influencia de las característicasudespecíficas de los nuevos cementos en el comportamiento expansivo originado durante cincoudaños por el ataque externo por sulfatos o agua de mar, y para estudiar la validez de diversosudmétodos de ensayo aplicables para evaluar la resistencia de los conglomerantes a losudsulfatos o al agua de mar.udSe han determinado las características químicas y mecánicas de los quince cementosudseleccionados en el estudio (su contenido de yeso, tipo y cantidad de adiciones, contenidos deudC3A y C4AF) para examinar la relación entre estos parámetros y su durabilidad frente aludataque por sulfatos.udSe han llevado a cabo ensayos para evaluar la resistencia a sulfatos sobre probetas deudmortero fabricadas con los quince cementos comunes seleccionados de muy distintos tipos,udla mayoría de ellos resistentes a sulfatos conforme a la norma UNE-EN 197-1.udPor cada tipo de cemento se fabricaron probetas de mortero para la realización de ensayosudacelerados usando Na2SO4 como medio agresivo según la norma ASTM C 1012 manteniendoudesas condiciones de exposición durante dos años. En paralelo se fabricaron otras series deudprobetas idénticas, que fueron conservadas en agua de mar y en agua saturada en cal (comoudpatrón de un medio no agresivo) durante el mismo plazo. Adicionalmente estos cementosudfueron evaluados conforme a los procedimientos de ensayo acelerado de la norma ASTM Cud452 y del ensayo de Koch y Steinegger.udTambién se fabricaron otras series de probetas de 40x40x160 mm (adoptando una relaciónuda/c=0,5 y la composición arena:cemento definida en la norma UNE-EN 196-1). Duranteudcinco años de exposición en las tres condiciones de conservación establecidas (sulfatos, aguaudde mar y agua patrón) se han efectuado ensayos para determinar la resistencia audcompresión y el deterioro superficial de las probetas de mortero. Ninguno de losudconglomerantes fue mezclado inicialmente con yeso para acelerar el ataque ni seudestablecieron otras condiciones no realísticas en la fabricación de los morteros Se ha analizado el comportamiento durable de los cementos tanto frente al ataque porudsulfatos como por agua de mar. Para la evaluación se han tomado en consideración lasudvariaciones de contenido en C3A, los tipos y proporciones de los constituyentes (adicionesudpuzolánicas, escorias de horno alto, caliza …) con el mismo tipo de clínker en algunos casos.udSe ha procedido a evaluar la validez de los límites de aceptación establecidos en cada uno deudlos ensayos acelerados para determinar la resistencia a sulfatos y valorar su idoneidad enudlos nuevos cementos, y se ha propuesto un método de ensayo acelerado recomendable parauddiscriminar cementos resistentes y no resistentes a sulfatos.udA la edad final de los tres tipos de exposición han sido correlacionados los parámetrosudrelativos a la degradación superficial, pérdida de resistencia y expansión lineal de lasudprobetas con las características de los cementos y los productos expansivos analizadosudmediante difracción de rayos X, con objeto de poder redefinir las característicasudrecomendables exigibles a los cementos resistentes a sulfatos o al agua de mar. Experimental research has been performed to relate specific cement characteristics toudexpansion due to sulfate or sea water attack during five years, and to study different testudmethods suitability for sulfate and marine resistance.udChemical and mechanical characteristics were studied to determine the variation inudproperties of selected cements (SO3 content, type and amount of additions, C3A, and C4AFudcontent) and examine relationships between these characteristics and the results of sulfateudresistance.udSulfate resistance testing have been performed on mortar specimens prepared from fifteenudcement types of statistically diverse chemical composition, most of them with sulfateudresistant properties according to European standard EN 197-1udMortar specimens testing using Na2SO4 as the aggressive medium according to ASTM Cud1012 was performed using each cement; identical specimens were also stored in sea water,udand in lime saturated water (blank condition), up to two years age. Additionally theseudcements were tested conforming to ASTM C 452 and Koch and Steinegger test.udMortar specimens of 40x40x160 mm were also moulded (with w/c ratio and cement:sandudcomposition of EN 196-1). Compressive strength of these mortar specimens have beenudtested during five years of immersion in a sulfate solution and also in seawater (and in limeudsaturated water, as a blank condition), and external damage and have been analyzed. Noneudof the prepared mortars was blended with gypsum or any other nonrealistic condition.udDurability behaviour in sulfate resistant common cements conforming to EN 197-1 exposedudto sulfate attack was evaluated, and also the correlation between sulfate resistance andudseawater resistance has been studied. Different C3A contents, variable types andudproportioning of constituents (limestone, pozzolanic additions, blastfurnace slag ...) with orudwithout the same clinker type were investigated.udRecommended acceptance limits for sulfate resistance of cements concerning to each usedudtest method were evaluated in order to explore their suitability. A new accelerated method has been recommended to provide a meaningful discrimination between sulfate resistant orudnon-sulfate resistant cements.udRelationships between cement characteristics, degradation, expansive products obtained byudX-ray diffraction techniques, strength loss and maximum expansion after applied storageudtreatments, were correlated at final age, to redefine cement characteristics for sulfateudresistant and marine resistant Portland cement.