Estudio experimental sobre la reacción álcali-sílice en el hormigón producida por áridos de reacción lenta

摘要

La finalidad de esta investigación se enmarca dentro de los estudios sobreudhormigones de presas llevados a cabo en el Laboratorio Central de Estructuras yudMateriales del CEDEX.udEn España se han diagnosticado 18 obras afectadas tanto por la reacción álcali-síliceudde tipo rápido como por la de tipo lento. Dos de de las obras, fabricadas con áridosudgraníticos, no presentan signos de deterioro pero en laboratorio se han halladoudproductos expansivos. En las 16 presas españolas restantes, el hormigón de 10 de ellasudestaba fabricado con áridos graníticos, de las cuales, 7 están afectadas por la reacción deudtipo lento. Sin embargo, en las clasificaciones internacionales de las rocasudpotencialmente reactivas se establece habitualmente que las rocas graníticas sonudinocuas o de reactividad muy baja. En los casos puntuales encontrados en la literatura, laudreactividad de este tipo de áridos se encuentra frecuentemente asociada al cuarzoudmicrocristalino que contienen y ocasionalmente se asocia esta reactividad también aludcuarzo deformado y/o microfisurado.udEn la tesis doctoral de Víctor Daniel Lanza Fernández, también realizada en eludCEDEX, se han tratado los áridos de reacción rápida, dando una descripción detallada deudlos componentes que intervienen en este tipo de reacción y presentando un ensayoudeficaz para su detección en el laboratorio. La investigación desarrollada en la presenteudtesis doctoral se ha centrado en los áridos de reacción lenta, mucho menos estudiados.udA partir del estudio bibliográfico realizado sobre este tipo de reacción se hauddetectado ciertas lagunas, basadas principalmente en la falta de un método deuddetección en el laboratorio para los áridos de reacción lenta. No se ha encontrado unudprocedimiento en el estudio petrográfico que sea fiable y cuantificable para este tipo deudáridos. El ensayo acelerado de barras de mortero, que para los áridos de reacción rápidaudsupone un método rápido y fiable, falla en la detección de los áridos de reacción lenta aludaplicar los límites normalizados. Si bien en publicaciones recientes se ha propuesto laudposibilidad de ampliar el tiempo de tratamiento hasta los 90 días, la duración del ensayoudes más larga de lo deseado. Para resolver estas lagunas, se han tomado áridos de obras reales afectadas porudla reacción álcali-sílice (en algún caso también de las canteras de donde se extrajeron losudáridos para la ejecución), con lo que la reactividad de estos áridos queda demostradaudpor su comportamiento en obra. Al objeto de aumentar la muestra de ensayo y utilizarudtambién áridos inocuos, se han tomado muestras de canteras, tanto en uso comoudabandonadas.udSobre estos áridos se ha realizado una caracterización completa con los ensayosudactualmente disponibles para el estudio de su reactividad con los álcalis del cemento:udestudio petrográfico, ensayo acelerado de barras de mortero y Gel-Pat modificado. En la investigación se ha desarrollado una metodología de tinción de geles álcali-síliceudpara la cuantificación de los mismos en el interior de las barras de mortero. Se haudrelacionado el volumen de gel generado en la reacción con la expansión producida,udtanto para áridos lentos, como rápidos, estableciendo analogías y diferencias en eludcomportamiento de ambos. La cuantificación de este tipo de compuestos realizada enudlas barras de mortero, abre la posibilidad de estudiar la capacidad expansiva queudpresentan en testigos de hormigón de obras afectadas. Este dato podría ser unaudherramienta importante para el desarrollo de modelos matemáticos que puedanudpredecir el futuro comportamiento de las estructuras afectadas por la reacción álcali-sílice.udLa tinción ha sido asimismo utilizada para establecer un método de detección deudáridos reactivos basado en el ensayo de Gel-Pat modificado. La metodología deuddetección propuesta para estos áridos es cuantitativa y proporciona los resultados en 14uddías, suponiendo una ventaja importante sobre los métodos actuales, que permitenuddetectarlos en 90 días (de forma orientativa en 56 días). This research is part of the studies on durability of concrete dams carried out inudthe Laboratorio Central de Estructuras y Materiales of CEDEX during the last years.udAt the present time, 18 public works affected by alkali-silica reaction have beenuddiagnosed in Spain. In 12 of them the concrete was mixed with granitic aggregates, 7 ofudwhich were damaged by the slow alkali-silica reaction, 3 by the rapid alkali-silica reactionudand in the other 2 cases, although there was no visual evidence of the reaction in field,udthe laboratory tests showed the presence of expansive products inside the concrete.udHowever, in the international classifications of potentially reactive aggregates graniticudrocks are pointed out as innocuous or as low reactivity and usually their reactivity isudattributed to the presence of microcrystalline quartz and occasionally with the strainedudand microcracked quartz.udThe rapid reactive aggregates were deeply studied in a previous research (VíctorudDaniel Lanza’s Thesis) also carried out in CEDEX. In this research, a detailed descriptionudof the components involved in the rapid alkali-silica reaction was given. Also, a fastudmethod to detect them in the laboratory was developed.udThe research of the present PhD Thesis is focused in the slow-reactiveudaggregates, much less studied.udThe state of the art has shown some gaps in the knowledge about this reaction,udmainly the absence of a reliable method to detect slow-reactive aggregates. On one side,udthere is no systematic and quantitative petrographic test for these aggregates. On theudother side, the accelerated mortar bar test has been proved to be effective to detectudrapid reactive aggregates but the standard limits fail in the detection of the slowreactiveudaggregates. In recent investigations it has been proposed extending the testuduntil 90 days, but this period is considered too long.udIn this research, aggregates taken from affected structures have been used in theudtest, so their reactivity has been shown in practice. With the aim of increasing theudnumber of samples aggregates from quarries have been also used. A method to stain alkali-silica gels has been applied to mortar bars, therebyudquantifying the volume of gel generated inside. This volume has been related to theudexpansion of the bars, both for rapid for slow reactive aggregates, establishingudsimilarities and differences. The quantification of the gel volume, applied to concreteudcores extracted from affected structures, could be an important tool in mathematicaludmodels to predict the future behaviour of the structures affected by the alkali-silicaudreaction.udThe staining method has been also used to develop a method to detect slowudreactive aggregates, based on the optimised Gel-Pat test, obtaining results in 14 days.udThis represents a major improvement compared to the actual methods (acceleratedudmortar bar test) which give an indicative value of reactivity at 56 days, and a final resultudat 90 days.