La aluminosis al descubierto (III) Como detectar y evaluar la aluminosis

Si ya tenemos claro cómo funcionan los cementos aluminosos (ver anteriores entradas al final del post), qué es la aluminosis y qué fenómenos se producen a raíz de la aluminosis, ahora debemos tener claro qué es lo que queremos descubrir: Si el cemento es aluminoso, si se ha producido la aluminosis o, una vez causada, que patologías presenta el hormigón.

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Detección de cemento aluminoso

Para detectar si en la pasta del hormigón hay cemento aluminoso puede recurrirse a varios métodos. Al no tratarse de método infalibles conviene combinarlos a fin de tener un resultado óptimo.

-Difracción de Rayos X: Tanto en este como en los posteriores métodos, lo que realmente nos interesa ensayar es la pasta de hormigón, por ello, sobre una muestra significativa del hormigón mediante disgregación y molienda debemos intentar separar el mayor número de áridos y conservar la pasta pulverizada para su ensayo. Con la difracción de rayos obtendremos información de las principales fases cristalinas y una valoración semicuantitaiva (por las orientaciones preferentes) La DRX (difracción por rayos X) no permite determinar las fases amorfas, por lo que el gel de alúmina y algunos carboaluminatos no son detectables al igual que aquellas fases que se encuentren por debajo del 5%.

-Microscopía Electrónica de Barrido (SEM): La electrónica de barrido nos permite ver físicamente la fase cristalina si bien no podemos identificarla químicamente con certeza ni cuantificarla.

-Identificación de sulfatos por el método del cloruro de bario: Se basa en la presencia de algunos sulfatos específicos en el cemento portland por adiciones de efecto espesante que no aparecen en el cemento aluminoso. Dado que los sulfatos pueden existir en el hormigón, procedentes de contaminación en la masa o agentes externos, se trata de un método muy indirecto y poco fiable salvo en combinación con otros ensayos. Las pastas que presentan precipitación al contacto con el cloruro de bario contendrán sulfatos.

-Test de la oxina: Se basa en detectar la presencia de gran cantidad de aluminatos en la pasta que se formarían por precipitación al añadir oxina (8-hidroxiquinoleina), ácido clorhídrico y acetato de amonio. Si no se tiene experiencia en los resultados de precipitación en distintos tipos de cemento no es un ensayo válido, pues depende de la cantidad de precipitado que debe valorar alguien con sobrada experiencia.

-Determinación del contenido en óxido de aluminio (Al2O3): la norma ASTM C114 – 11b (Standard Test Methods for Chemical Analysis of Hydraulic Cement) en su sección 14, dispone de los métodos para la determinación del óxido de aluminio en el cemento. En general, en un cemento portland el contenido de oxido de aluminio debe ser inferior al 10%, mientras que uno aluminoso debe contener más del 20%. Sin embargo, a los cementos portland se le pueden incorporar adiciones que incrementen la cantidad de oxido de aluminio.

Como puede comprobarse, la determinación de cemento aluminoso no es un ensayo, sino una investigación que debe realizarse por expertos realizando los ensayos necesarios para llegar a una determinación concluyente.

Detección de la aluminosis

Quizás alguien piense que hemos llegado al punto más interesante. Que con obtener este dato podemos ahorrarnos todo lo demás, pero siento decir que no es así. Me explico.

Lo que nos interesa de la aluminosis no es el fenómeno en sí, sino las patologías que posteriormente desencadena y que veremos a continuación. Por ello, lo realmente interesante desde el punto de vista del investigador es:

-Conocer si se fabricó el hormigón con cemento aluminoso y determinar el alcance de los daños y su posible futura evolución.

-Si el cemento es aluminoso y no existen daños, prever una vigilancia en los sitios propicios para la conversión y efectos secundarios de la aluminosis, como en los forjados de cubierta.

-Si el cemento no es aluminoso y existen daños, deberemos enfocar el estudio hacia otro tipo de patologías que, por otro lado, sabemos que pueden causar exactamente los mismos daños finales.

Sirva de ayuda conocer que una de las características visuales del cemento aluminoso es su color pardo frente al grisáceo del cemento portland. Este color vira a un pardo más oscuro o marrón cuando se produce la aluminosis. No debe basarse la valoración de la aluminosis en esta simple inspección y se recomienda combinarla con el estudio señalado anteriormente. ¡Ojo¡ Es fácil confundir este tono con el provocado por la corrosión del acero.

Es de gran influencia el grado en el que la aluminosis se producido, lo que a su vez es casi imposible de cuantificar con exactitud. No obstante, como he señalado, lo que nos interesa son los efectos secundarios y como afectan al hormigón y al armado.

Patologías causadas por la aluminosis

– Pérdida de resistencia: Para determinar la resistencia del hormigón pueden extraerse probetas testigo para romperlas a compresión salvo que se trate de elementos de escasa sección como las viguetas. Otras técnicas no destructivas como los ultrasonidos y los ensayos de impacto nos proporcionarán valores aproximados de resistencia.

– Aumento de la porosidad: Podemos determinar la porosidad en pequeñas muestras (varias) de hormigón. La porosidad tiene influencia en la resistencia y permeabilidad del hormigón. La alta permeabilidad favorece el ingreso de C02, agua, niebla salina, etc. Algunos estudios relacionan de modo experimental la porosidad con la resistencia según la siguiente ecuación:

R= 0,2P2 – 9,6P + 127,7 (Olivares et al., 2003).

– Carbonatación: para determinar la carbonatación se utilizan indicadores de ph como la fenolftaleína. No solo nos interesa conocer si el hormigón está carbonatado. La profundidad de la carbonatación y si esta alcanza a las armaduras es vital para evaluar la patología.

– Pérdida de adherencia con el acero: Es un factor muy influyente en los elementos pretensados y estructuras con alto grado de deterioro.

– Estado general: Mediante la inspección visual y la apertura de calicatas debemos determinar el grado de daños que presenta la estructura en el hormigón, en el acero y en aquellos elementos secundarios que evidencian fallos de resistencia estructural.

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Referencias bibliográficas (26, 27 y 28)