Difracción de rayos (3) Ejemplo práctico

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Difracción de rayos (3) Ejemplo práctico

En el caso que exponemos a continuación veremos una aplicación práctica del empleo de la difracción de rayos X en la resolución de una patología por desprendimiento del material de revestimiento exterior en una promoción de viviendas.

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El interesado solicitó un informe técnico para certificar la incorrecta ejecución de un revoco de mortero de cemento que presentaba grandes zonas de desprendimiento a causa de la aplicación de una capa de yeso reguladora de la planeidad en el paramento de ladrillo cerámico, previa a la ejecución del revestimiento con mortero. Esto levantó nuestras sospechas al tratarse de una hipótesis de actuación nada habitual. No era lógico que la subcontrata duplicara la mano de obra mediante la aplicación dos capas, cuando lo común es que se resuelva con un sobregrueso de mortero, lo que tampoco es recomendable.

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En la inspección inicial se observó cómo el revoco de mortero se separaba de la base dejando una delgada costra blanca tanto en el paramento como en el grueso desprendido.

Designamos las zonas de revestimientos en tres grados en función de su grado de alteración: Alterado, alteración media, alteración baja, tomado muestra de cada uno de los ladrillos en dichas zonas. Se tomó igualmente una muestra del mortero de colocación del ladrillo y del mortero de revestimiento en zonas donde era patente la alteración (en la zona cercana al paramento) y donde no se advertía (exterior, cercana a la pintura) También se realizó una toma de muestra de la costra blanquecina, lo que completaba un total de 7 muestras.

Los ensayos fueron realizados por los profesores Fco. J. Alejandre y Juan J. Martín.

En primer lugar se realizó un análisis químico elemental de los materiales constructivos (morteros y ladrillos) mediante fluorescencia de rayos-X (FRX) lo que permite, como hemos visto en las anteriores entradas de este monográfico, determinar cuantitativamente los elementos mayoritarios y minoritarios.

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Los resultados del análisis químico de la masa de los ladrillos arrojaron un valor típico de composición: silicoaluminatos de calcio, hierro y magnesio, alto contenido en SiO2 y contenidos medios-bajos en Al2O3, Fe2O3 y CaO.

En el caso de los morteros del revoco sin alterar y el mortero de las juntas, la elevada pérdida por calcinación (PC) y el alto contenido de MgO y CaO apuntaban a una arena de naturaleza dolomítica (CaMg(CO3)2) y el bajo contenido de SiO2 puede ser atribuido tanto al cemento adicionado como a las impurezas de cuarzo y silicatos que pudieran contener la arena.

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Respecto al contenido de SO3, en el caso de los morteros suele provenir mayoritariamente del yeso (CaSO4·2H2O) el cual se añade al cemento para regular el fraguado. En el caso de los ladrillos, el trióxido de azufre suele provenir de sulfatos que contienen las arcillas, considerados como impurezas. Debe tenerse en cuenta que estos sulfatos son relativamente solubles, y la humedad puede generar su migración a través del sistema poroso del ladrillo y mortero, siendo la dirección habitual desde el interior hacia el exterior, es decir, desde el ladrillo hacia el revestimiento, donde se produce la cristalización de sales.

Se comienza el análisis mineralógico sobre la muestra del ladrillo en la zona de mayor alteración donde se presenta la patología de desprendimiento y formación de la costra blanca mediante la técnica difracción de rayos X (DRX) y el método de análisis de polvo.

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Las fases minerales identificadas en el ladrillo son las propias a su naturaleza: cuarzo, que proviene de la materia prima, el diópsido y la anortita que son fases de neoformación a altas temperaturas. Solo habría que destacar la presencia de sulfatos (yeso y picromerita) que son minerales que habitualmente aparecen en las sales solubles de los ladrillos procedentes de la materia prima original, o que bien se han formado durante el secado y/o durante la cocción por reacción química con los gases o interacción de los distintos componentes de las materias primas.

El siguiente análisis mineralógico se realiza la costra blanca y sobre ambas muestras del mortero de revestimiento: junto a la zona alterada y en la zona exterior no alterada.

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La mayoría de las fases minerales identificadas en las dos muestras de mortero son las que cabría esperar teniendo en cuenta la naturaleza de sus componentes. La dolomita, la anortita (plagioclasa) tienen su origen en la arena utilizada fabricar el mortero, mientras que la calcita, es un carbonato que pueden proceder tanto de la arena como de la cal añadida para fabricarlo, o incluso proceder de la carbonatación de la portlandita procedente del cemento.

El yeso procede del cemento de fabricación del mortero (regulador de fraguado) pero no se descarta que parte proceda de los ladrillos de fábrica en contacto con él por migración por humedad.

El compuesto ettringita identificado en la muestra de mortero alterado es conocido por su carácter expansivo y se forma por el ataque de sulfatos, fundamentalmente al aluminato tricálcico del cemento según la siguiente reacción:

3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O+ 26H2O ➜ 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (Etttringita)

Sin embargo, también es habitual encontrar ettringita primaria en los morteros y hormigones de cemento, que se genera durante el fraguado del mismo, y que no tiene una influencia negativa al contario que la ettringita secundaria, formada por al ataque de sulfatos al cemento una vez que este ha endurecido que si tiene puede deteriorar por su expansividad el mortero de cemento. Es difícil distinguir entre uno y otro tipo, pero en este caso, la cantidad de ettringita identificada es pequeña e independientemente de su origen primario o secundario, no parece ser la responsable de la patología.

En los morteros analizados, pero sobre todo en la costra blanca se ha identificado la thaumasita, que es un tipo especial de sal que se forma a partir de los silicatos hidratados de calcio del cemento, por lo que los destruye y el mortero se descohesiona, aunque esta sal no tenga carácter expansivo como la ettringita. La reacción química de formación es:

CaSO4·2H2O+CaCO3+CaSiO3·H2O+12H2O ➜
[Ca3Si(OH)6·12H2O](SO4)(CO3) (Thaumasita)

El análisis muestra la concentración máxima de tahumasita en la costra blanca. Se considera pues que el mecanismo que genera el desprendimiento de los morteros se corresponde a la formación de una sal denominada THAUMASITA, generada a partir de los silicatos hidratados de calcio del cemento que los destruye. El mortero se descohesiona perdiendo las propiedades mecánicas y adherentes.

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2018-02-28T16:00:37+00:00 Categorias: Así será el futuro, Casos Prácticos, Ciencia en general, Ensayos, Monográficos|Etiquetas: , , , , , , |

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Autor:

Arquitecto Técnico y Perito Forense. Especialidad en Patología, Rehabilitación y Construcción (Procesos y Materiales).

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