Condicionantes en la Durabilidad del Hormigón
De Construmatica
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Nota: Este artículo ha sido creado gracias a ATHA en el marco del Programa de Afiliados de la Construpedia. El contenido pertenece a la publicación Manual de Diseño y Cálculo para la Fabricación de Tuberías de Hormigón Armado, disponible en el sitio web .
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Condicionantes en la durabilidad del hormigón
Los condicionantes que influyen en la durabilidad de las tuberías de hormigón armado son: el contenido y tipo de cemento utilizado, la resistencia a compresión del hormigón, la relación agua-cemento, la absorción, las características de los áridos, la alcalinidad total, el recubrimiento de hormigón sobre la armadura y los aditivos.
La resistencia a compresión mínima del hormigón dependerá de la clase de exposición contemplada en la EHE.
Esta resistencia depende de la relación agua-cemento, del tipo y contenido del cemento utilizado, de los áridos y aditivos del proceso de fabricación y curado del hormigón. Alta resistencia implica, normalmente, alta calidad o lo que es lo mismo, gran resistencia a la abrasión, baja permeabilidad y gran resistencia a las inclemencias del tiempo y al ataque químico.
La absorción es un indicador de la porosidad, que es un factor clave en la durabilidad del hormigón. La absorción del hormigón curado depende de la absorción de cada componente del hormigón, así como del proceso de fabricación del hormigón. La norma UNE 127.010 limita el valor admisible de la absorción al 6%.
Las dosificaciones y relaciones agua/cemento mínimas dependerán de la clase de exposición contemplada en la EHE.
Además, un alto contenido en cemento conlleva un hormigón con nivel de absorción más bajo, mayor resistencia a compresión, mayor resistencia a las heladas y a los cambios térmicos bruscos y mejor resistencia a los ataques químicos. No obstante, un incremento en la cantidad de cemento debe acompañarse de un curado más cuidadoso, para evitar la aparición de posibles microfisuras por retracción que pudieran producirse.
En España, los cementos Portland usados en la fabricación de tuberías de hormigón armado deben cumplir con los requerimientos de la Instrucción para la recepción de cementos RC 97, siendo además recomendable que estén en posesión de la marca AENOR. En caso necesario pueden emplearse cementos resistentes a los sulfatos, o al agua de mar.
Los áridos usados en tuberías de hormigón deben cumplir los requerimientos de la Instrucción vigente para obras de hormigón. El fabricante establece la serie de áridos a utilizar, para hacerlos compatibles con el proceso de fabricación del hormigón con el fin de alcanzar la resistencia a compresión óptima. La resistencia a abrasión y dureza de los áridos tiene mucha importancia en la durabilidad de las tuberías de hormigón armado, así por ejemplo, la utilización de áridos con alta densidad y dureza produce hormigones con gran resistencia a abrasión.
La alcalinidad del hormigón tiene gran influencia en su capacidad de resistir ambientes ácidos. La alcalinidad se define en términos de cantidad de ácido que una masa conocida de material puede neutralizar, comparada con la capacidad de neutralización del carbonato cálcico ( CaCO3 ). El valor de la alcalinidad final de un tubería de hormigón depende de los valores de la alcalinidad de cada componente del hormigón, por lo tanto, si se desea obtener un valor final de la alcalinidad en una tubería, deberán conocerse previamente los valores del mencionado parámetro de cada uno de los materiales que forman el hormigón. Una tubería de hormigón fabricada con áridos silíceos, como el granito, tendrá una alcalinidad total del 16 al 24%, dependiendo del tipo de cemento utilizado. Usando áridos reactivos de tipo calcáreo como calizas o dolomitas, se puede elevar la alcalinidad del hormigón hasta el 100%. Cualquier cemento Portland es alcalino, lo que significa que tiene un pH superior a 7.
A menudo, los fabricantes de tuberías de hormigón armado usan aditivos como aireantes, fluidificantes o aceleradores de fraguado y del endurecimiento. Los agentes aireantes elevan la resistencia del hormigón a las heladas. Los fluidificantes se utilizan para mejorar la manejabilidad del hormigón sin aumentar la cantidad de agua, por lo que se reduce la absorción y aumenta la resistencia a compresión del hormigón. Recientemente se están empezando a utilizar aditivos poliméricos para mejorar la resistencia al ataque de efluentes procedentes de instalaciones industriales y plantas químicas con alta concentración de ácidos.
La relación agua/cemento en este tipo de tubos viene limitada por la EHE. Las diferentes relaciones agua/cemento en función de la clase de exposición vienen recogidas en la tabla 4.1.2.b.
La obtención del valor de la alcalinidad se realiza mediante un sencillo ensayo. Las muestras de material utilizadas en la realización del ensayo deben ser representativas de la masa global de hormigón. Las muestras de hormigón deben obtenerse mediante dos perforaciones de 2,5 cm de diámetro, desde el interior del tubo hasta la profundidad correspondiente a la armadura. Las dos muestras se guardan en recipientes separados y se secan en un horno durante una o dos horas a una temperatura entre 100ºC y 110ºC. Posteriormente son pulverizadas hasta que el 100% de cada muestra pase por el tamiz de 0,16 mm (Norma UNE 7-296-76).
Aproximadamente 1 gramo de la muestra se coloca en una probeta a la que se añaden 10 ml de agua. Posteriormente se vierten despacio, 40 ml de solución 1 N de ácido clorhídrico (HCl). Cuando la efervescencia inicial ha concluido, se calienta hasta ebullición, se mantiene durante 30 segundos y posteriormente se deja enfriar. Enfriada la muestra, se añaden de 50 a 100 ml de agua. La disolución es posteriormente tratada con una solución 1 N de hidróxido sódico (NaOH), durante un periodo de dos minutos hasta que el valor del pH supere 6,8. El valor final del pH deberá situarse entre 6,8 y 7,8.
De cada muestra se realizarán dos ensayos, siendo la alcalinidad del material la media obtenida. El carbonato cálcico equivalente (alcalinidad) es :
CaCO3 equivalente= 5 (ml de HCl - ml de NaOH)/ peso de la muestra en g
Nota: Otro aspecto a tener en cuenta para garantizar la durabilidad de la tubería de hormigón armado es el recubrimiento de las armaduras del tubo. Este deberá ser conforme con lo especificado en la Instrucción para el Proyecto y Ejecución de Obras de Hormigón en Masa y Armado vigente.
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