Capitulo 2 Durabilidad Concreto

Durabilidad del ConcretoIng. Enrique Rivva López

INSTITUTO DE LA CONSTRUCCION Y GERENCIA - ICG Telefax: (01) 421-7896 / [email protected] / www.construccion.org.pe

CAPITULO 2

ATAQUES QUIMICOS POR ACIDOS

1.- ALCANCE

La pasta, material sílico-calcareo, con pH del orden de 13, es suceptible al

ataque de cualquier vapor de ácido o ácido líquido, por debil que sea éste. Entre los

ácidos inorgánicos, el clorhídrico origina cloruro cálcico, el cual es muy soluble; la

acción del ácido sulfídrico produce sulfato cálcico, que se precipita como yeso; y el

ácido nítrico, da como resultado nitrato de calcio, también muy soluble. Con los

ácidos orgánicos, sucede algo similar, por ejemplo, la acción del ácido láctico

produce lactatos cálcicos y el ácido acético da lugar al acetato cálcico. No existen

los concretos resistentes a los ácidos y por ello, deben protegerse de su acción

mediante barreras impermeables y resistentes que eviten el contacto directo.

La velocidad de reacción de la pasta con los ácidos inorgánicos y orgánicos,

está determinada por la agresivad del ácido atacante; siendo la solubilidad de la cal

cálcica resultante la que determina la velocidad de degradación del concreto. Si la

cal cálcica es muy soluble el deterioro es más rápido.

Los productos de combustión contienen gases sulfurosos que se combinan

con la humedad y forman ácido sulfúrico. El agua de algunas minas, algunas aguas

industriales y las aguas residuales o negras, pueden contener o formar ácidos

sulfúrico y sulfuroso. Los suelos que contienen turbas pueden tener sulfuro de hierro

(pirita), que al oxidarse produce ácido sulfúrico, con el agravante que reacciones

posteriores pueden producir sales sulfatadas, que a su vez producirán ataque por

sulfatos.

Las corrientes de agua en regiones montañosas son, a veces, ligeramente

ácidas debido a que contienen bióxido de carbono libre disuelto, o algunos ácidos

orgánicos. El ácido carbónico disuelve la cal del concreto, mas no la alúmina. Las

aguas blandas, al igual que los ácidos, disuelven los compuestos cálcicos del

concreto; siendo el resultado la degradación y destrucción de la pasta. Las industrias



manufactureras o de procesamiento tales como: fermentadoras, lecherías,

destilerías, producción de jugos cítricos, carnicerías, productos de pulpa de madera,

o caña de azucar, producen ácidos orgánicos, que también atacan el concreto.

2.- CARACTERISTICAS DEL ATAQUE

El concreto no resiste los ácidos y la velocidad con que estos destruyen el

concreto depende de:

a) La resistencia a los ácidos y su concentración

b) Temperatura de la solución del ácido

c) Condiciones de exposición, soluciones estáticas o móviles

d) Solubilidad de los productos de reacción.

Entre los que atacan al concreto se encuentran los ácidos sulfúrico, nítrico,

sulfuroso, hidroclorhídrico, hidrofluorhídrico, clorhídrico, las aguas provenientes de

las minas, industrias, corrientes montañosas, o fuentes minerales, que pueden

contener o formar ácidos; las turbas que por oxidación puedan producir ácido

sulfúrico, y los ácidos orgánicos de origen industrial.

Los ácidos sulfúrico, hidroclorhidrico y nítrico son altamente agresivos. La

agresividad se incrementa con la concentración y temperatura del ácido. Las

soluciones movibles son más agresivas que las soluciones estáticas, debido a que

constantemente nuevo ácido llega a estar en contacto con el concreto; y los ácidos

que forman productos solubles de reacción, generalmente son más agresivos que

los ácidos que no los forman.

El ácido ataca al concreto disolviendo los productos de hidratación del

cemento o a través de reacciones químicas ácido-base. El hidróxido de calcio, el

producto de reacción que se disuelve más rápidamente, es atacado aún por las

concentraciones suaves o bajas de soluciones de ácido. Los ácidos más fuertes y

más concentrados atacan a todos los hidratos de silicato de calcio.

3.- FACTORES QUE INFLUYEN EN EL ATAQUE

Entre los factores que aceleran o agravan el ataque químico por ácidos



al concreto se encuentran:

a.- Alta porosidad, responsable de la alta capacidad de absorción de

agua; permeabilidad; y vacíos.

b.- Grietas y separación debidas a concentración de esfuerzos ó a

choque térmico.

c.- Lechadas y penetración de líquidos debidos a flujo de líquidos;

empozamiento; o presión hidráulica.

Entre los factores los cuales mitigan o demoran el ataque se encuentran:

a.- Los concretos densos, logrados debido a un adecuado

proporcionamiento de las mezclas; una reducción en el contenido de

agua; un incremento en el contenido de material cementante; aire

incorporado; adecuada consolidación; curado efectivo.

b.- La reducción de los esfuerzos de tensión en el concreto mediante el

empleo de refuerzo de tensión de diámetro adecuado y correctamente

colocado; inclusión de adiciones puzolanicas para controlar o suprimir

la elevación de temperatura; colocación de juntas de contracción

adecuadas.

c.- Un diseño estructural adecuado a fin de minimizar las áreas de

contacto y/o turbulencia; así como colocación de membranas y

sistemas de barreras de protección para reducir la penetración.

En relación con los procedimientos indicados para mitigar o demorar los

ataques químicos por ácidos al concreto, debe recordarse que:

a.- Las proporciones de la mezcla y el mezclado y procesamiento del

concreto fresco determinan su homogeneidad y densidad.

b.- Los procedimientos de curado inadecuados dan por resultado

agrietamiento y/o astillamiento.

c.- La resistencia al agrietamiento depende de la resistencia y capacidad

de deformación del concreto.



d.- El movimiento de sustancias deletereas transportadas por el agua

incrementa las reacciones que dependen tanto de la cantidad de agua

como de la velocidad de flujo.

e.- El concreto el cual va a estar expuesto frecuentemente a agentes

químicos ácidos conocidos por producir rápido deterioro deberá

ser protegido con un sistema de barrera protectora químicamente

resistente.

4.- MECANISMO DEL ATAQUE POR ACIDOS

Siendo el concreto químicamente básico, con un pH del orden de 13, puede

ser atacado por medios ácidos, con pH menor de 7, los cuales reaccionan con el

hidróxido de calcio de la pasta produciéndose compuestos de calcio solubles en

agua. Igualmente, el ataque puede producirse sobre los agregados calizos o

dolomíticos, cuando éstos se emplean.

El concreto no es resistente a las soluciones de los ácidos sulfúrico, nítrico,

sulfuroso, hidroclorhídrico, hidrofluorhídrico y clorhídrico, pudiendo ser destruído por

ataque prolongado de cualquiera de ellos, aunque no necesariamente a la misma

velocidad. Un pH de 5.5 a 6.0 puede considerarse como el límite máximo de

tolerancia de un concreto de excelente calidad en contacto con alguno de los ácidos

mencionados. Sin embargo, debe recordarse que los valores del pH no son el

único criterio para definir la agresividad de los ácidos.

Igualmente pueden producirse ataques por ácidos al concreto a partir de las

aguas provenientes de minas, industrias, corrientes montañosas, o fuentes

minerales, las cuales pueden contener o formar ácidos las turbas que por oxidación

pueden producir ácido sulfúrico; y los ácidos orgánicos de origen industrial.

El deterioro del concreto por acción de los ácidos puede deberse a:

(a) la reacción del ácido y el hidróxido de calcio de la pasta; y

(b) la reacción del ácido con los agregados calizos y dolomíticos cuando

estos se emplean.



Los productos de esta reacción química son compuestos de calcio solubles

en agua, los cuales son diluídos por las soluciones acuosas. Se exceptúa las sales

de calcio resultantes de la reacción química de los ácidos oxálico y fosfórico las

cuales son insolubles en agua.

El ácido ataca al concreto disolviendo los productos de hidratación del

cemento o a través de reacciones químicas ácido-base. El hidróxido de calcio, el

producto de reacción que se disuelve más rápidamente, es atacado aún por las

concentraciones suaves o bajas de soluciones de ácido. Los ácidos más fuertes y

más concentrados atacan todos los hidratos de silicato de calcio. En el caso de

ataque por ácido sulfúrico, el deterioro resultante es más rápido o mayor, dado que

el sulfato de calcio resultante de la reacción ataca al concreto.

Adicionalmente, si los poros capilares o fisuras en la pasta permiten que las

soluciones ácidas lleguen al acero de refuerzo, puede presentarse corrosión de éste

con posterior agrietamiento, astillamiento y deterioro del concreto.

Puesto que ningún concreto es totalmente inmune al ataque de ácidos, las

adiciones pueden emplearse sólo para disminuir la tasa de deterioro. Los aditivos

reductores de agua incluyendo los superplastificantes, reducen la relación agua-

cemento y, por lo tanto la permeabilidad. Sin embargo, a medida que el concreto se

deteriora, especialmente cuando los productos de la reacción son solubles, se

reanuda el ataque.

5.- ATAQUE POR ACIDOS INORGANICOS

Los ácidos inorgánicos hidroclorhídrico, nítrico, y sulfúrico; los ácidos

orgánicos acético, fórmico y láctico; y el cloruro de aluminio en forma salina; tienen

una velocidad de ataque rápida a temperatura ambiente, dependiendo de su

concentración. El ácido fosfórico inorgánico; el ácido orgánico tánico; el hidróxido de

sodio en solución alcalina mayor del 20%; y las sales que incluyen el nitrato de

amonio, sulfato de amonio, el sulfato de sodio, el sulfato de magnesio, y el sulfato de

calcio; y el gas bromuro tienen una velocidad de ataque moderada a temperatura

ambiente.



El ácido carbónico inorgánico; las soluciones alcalinas de hidróxido de sodio

entre el 10% y el 20% y el hipoclorito de sodio; los ácidos orgánicos oxálico y

tartárico, tienen una velocidad de ataque de mayor a menor, que puede ser

despreciable a temperatura ambiente.

El hidrógeno sulfurado (SH2) disuelto en agua forma un ácido débil con

pobre acción corrosiva sobre el concreto. Si se oxida por acción de bacterias hasta

convertirse en ácido sulfuroso ó ácido sulfúrico, puede atacar el concreto. El ácido

fluosilicoso y los ácidos orgánicos tartárico y oxálico forman sales de calcio de baja

solubilidad y son prácticamente inofensivos al concreto. El ácido fosfórico es sólo

medianamente agresivo al concreto, limitándose su efecto a la capa superficial.

Las aguas de relaves de algunas minas, así como las aguas industriales,

pueden contener o formar ácidos que ataquen al concreto. Los productos de la

combustión de los combustibles contienen gases sulfurosos los cuales en

combinación con la humedad forman ácido sulfúrico. Igualmente los desagues

pueden actuar como colectores bajo determinadas condiciones permitiendo la

formación de ácidos.

Los suelos formados por turba, los suelos arcillosos, y los esquistos

aluminosos, pueden contener pirita en forma de sulfuro de hierro la cual, por

oxidación, produce ácido sulfúrico. Reacciones adicionales pueden producir sales de

sulfatos las cuales producen ataque por sulfato.

Las aguas de escorrentía de montaña son algunas veces medianamente

ácidas, debido a la disolución en ellas del bióxido de carbono libre. Generalmente

estas aguas atacan únicamente la superficie del concreto si éste es de buena

calidad y tiene baja absorción. Sin embargo, algunas aguas minerales que contienen

grandes cantidades de bióxido de carbono o sulfuro de hidrógeno, o ambos, pueden

ocasionar serios daños en el concreto. En el caso del sulfuro de hidrógeno, las

bacterias que convierten este compuesto a ácido sulfúrico pueden jugar un rol

importante.

Los ácidos hidroclorhídrico; hidrofluohídrico; muriático; nítrico; sulfúrico; y

sulfuroso; desintegran el concreto. El ácido oxálico no produce ningún daño. Las



aguas ácidas naturales podrían erosionar la superficie del mortero, pero usualmente

la acción se detiene.

El ACIDO CARBONICO es el resultado de la carbonatación, la cual es un

tipo particular de reacción ácida de excepcional importancia en la durabilidad del

concreto. La carbonatación se debe a la penetración por difusión del dióxido de

carbono o anhídrido carbónico (CO2) del aire atmosférico o del suelo, en la

estructura porosa de la superficie del concreto. El proceso origina los siguientes

fenómenos:

a) El gas carbónico se disuelve en algunos de los poros y

reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del

concreto produciendo ácido carbónico.

b) El ácido carbónico convierte al hidróxido de calcio Ca(OH)2,

liberado y depositado en los poros durante la hidratación del

cemento (conocido como la cal libre del cemento), en

carbonato de calcio (CaCO3) y agua. La reacción tiene la

siguiente forma:

Ca(OF)2 + CO2 = Ca CO3 + H2O

c) Ocurre un descenso significativo del pH en la capa superficial

del concreto (su valor usual de 13 baja hasta valores de 9), y al

perder su basicidad deja de ser un elemento protector de la

corrosión del acero de refuerzo. Es decir que a medida que

avanza la penetración de la carbonatación, conocida como

“frente de carbonatación” se pierde el efecto de capa

pasivadora que tiene el recubrimiento del concreto.

d) Tiene lugar una retracción adicional en el concreto (como

consecuencia de la disminución que se da en el volumen de la

pasta) conocida como “contracción por carbonatación”. Esta

contraccción adicional, se suma a la contracción por secado.

El proceso es más intenso cuanto más importantes son los cambios de humedad y

más elevada la temperatura. Este fenómeno también se presenta de manera



significativa en ambientes cuya humedad relativa se encuentra entre 65% y 98%. Si

el concreto permanece saturado o está permanentemente seco no hay

carbonatación. De otra parte el proceso también es más intenso en la medida que es

mayor la permerabilidfad del concreto. De ahí la importancia, ante la posibilidad de

estos ataques, de trabajar con mezclas cuya relación agua-cemento esté por debajo

de 0,5 y además sean bien curadas.

Originalmente se consideraba que la carbonatación podía ocurrir solamente por

penetración del CO2 del aire atmosférico; sin embargo se ha comprobado que

también puede suceder que la lluvia absorva dióxido de carbono y penetre el suelo

en forma de ácido carbónico; o que en las aguas freáticas o subterraneas esté

presente éste ácido; o simplemente que se aporte CO2 adicional a través del ácido

húmico que se forma por descomposición de la materia orgánica. De cualquier

manera, lo anterior conduce a que pueda haber CO2 en el suelo y que éste penetre

al concreto. Algunos investigadores han concluído que si el agua freática contiene

más de 20 mg/l (ppm) de CO2 y está relativamente quieta ó contiene más de 10

mg/l (ppm) de CO2 pero está en movimiento, ello puede producir una carbonatación

apreciable de la pasta de cemento, si hay ciclos de humedecimiento y secado. De

manera aproximada, la profundidad del frente de carbonatación es proporcional a la

raiz cuadrada del tiempo, medido en años, multiplicada por el coeficiente de

carbonatación de acuerdo con la segunda ley de difusión de Fick.

6.- ATAQUE POR ACIDOS ORGANICOS

.6.1.- GENERALIDADES

Algunos ácidos orgánicos pueden entrar en contacto con el concreto y

ejercer un efecto destructivo sobre el mismo. Los ácidos orgánicos pueden ser

divididos en dos grupos. El primero incluye ácidos de relativamente bajo peso

molecular, tales como el ácido láctico y el ácido butírico, derivados de la leche y de

la mantequilla; el ácido acético, el cual se encuentra en el vinagre y en conservas en

base a éste; y otros ácidos como el oxálico y el tartárico. Estos ácidos son todos

solubles en agua. El segundo grupo incluye aceites de alto peso molecular tales

como el ácido oleico, ácido esteárico y ácido palmítico, los cuales se presentan

como constituyentes de diversos aceites y grasas.



6.2.- ACIDOS DE BAJO PESO MOLECULAR

La severidad del ataque al concreto por los ácidos orgánicos acético, láctico,

butírico, cítrico, málico, tartárico y oxálico depende de la concentración y

temperatura. El primero es el principal ácido del vinagre; el láctico se encuentra en la

leche y cerveza agrias; el butírico se forma en la mantequilla rancia.

El ACIDO ACETICO ataca a los cementos y concretos ya fraguados. En una

solución al 5%, la máxima concentración recomendada en un vinagre, él tiene una

acción importante en unos pocos meses. En esta concentración los cementos con

alto contenido de alúmina son más severamente afectados, pero son más

resistentes a soluciones por debajo del 0.5%. En el caso del ACIDO ACETICO, el

empleo de los cementos portland puzolánicos y los cementos de escoria de alto

horno da mezclas que son más resistentes que aquellas en que sólo se ha utilizado

cemento portland. Para protección contra las soluciones débiles se ha empleado

pinturas resistentes a los ácidos, pero para las soluciones más fuertes se requiere

recubrimientos más adecuados, al igual que en el caso del ácido láctico.

El ACIDO LACTICO tiene una acción sumamente destructiva sobre el

concreto fraguado y se han experimentado efectos muy dañinos en los pisos de

concreto de fábricas de queso y envasadoras de leche. Los daños son mayores

cuando el piso también está sometido a abrasión pesada debida a los carros

transportadores de leche. Igualmente se han experimentado daños en pisos de

ladrillo terrajeados con mortero pobre. Cuando los especímenes de mortero o

concreto están inmersos en soluciones del ACIDO LACTICO, el cemento es

gradualmente disuelto dejando el agregado grueso expuesto hasta que

eventualmente todo el material cementante ha sido removido. Durante esta acción

no ocurre expansión. En soluciones de ACIDO LACTICO con concentraciones

mayores del 1%, los cementos de alto contenido de alúmina son atacados más

rápidamente que los cementos portland, pero se volverán progresivamente más

resistentes conforme la solución sea más diluida. Por ello, los efluentes de fábricas

que contienen ácido láctico u otros ácidos con pH menor de 4, si se emplea cemento

aluminoso resistirán mejor, en tanto que los concretos de cemento portland serán

atacados. Cuando se trata de ataques por ACIDO LACTICO los cementos



resistentes a los ácidos son también empleados para la unión de pisos de material

arcilloso en plantas de procesamiento de leche o ambientes de embotellamiento. Ni

los cementos puzolánicos ni los de escoria de alto horno presentan ventajas

significativas sobre los cementos portland cuando se trata de este ácido. Los

cementos de escorias de alto horno tienen la desventaja adicional, debido a los

sulfatos presentes, de dar un mal olor cuando están en contacto con las sustancias

ácidas.

Frente al concreto, el ACIDO BUTIRICO tiene una acción similar a la del

ácido láctico. El ataque se produce en silos de almacenamiento. Los ACIDOS

CITRICO Y MALICO tienen una acción similar a la del ácido acético, y en una

solución al 1% atacan seriamente a los concretos de cemento portland dentro del

plazo de un año. El Proceso Ocrate de tratamiento con el gas tetrafloruro de sílice

incrementa en forma importante la resistencia a los ataques.

El ACIDO TARTARICO es similar en su acción sobre el concreto a la de los

ácidos láctico o acético. Soluciones diluídas tales como las que ocurren en jugos de

frutas no tienen, por regla general, mucho efecto, pero los jugos pueden afectar

adversamente. Por esta razón y debido a que el azucar también está presente en los

jugos, algún tratamiento superficial del concreto puede ser recomendable, por

ejemplo con silicofluoruros.

El jugo de manzanas, en el cual el ACIDO MALICO ocurre, puede causar

serios deterioros en los concretos de cemento portland ó de cemento de alto

contenido de alúmina.

El ACIDO OXALICO tiene alguna acción sobre los concretos de cemento

portland, pero su efecto no es serio. El ha sido empleado para tratar superficies de

concreto, obteniéndose mejores resultados que en el caso de otros ácidos. Se forma

una película superficial insoluble de oxalato de calcio. Este ácido no ataca los

concretos a base de alto contenido de alúmina y es, de hecho, venenoso.

El ACIDO FORMICO es corrosivo al concreto. Se utiliza en la industria

papelera, en las plantas de tinte y en las plantas de conservas enlatadas. El

formaldeido en solución acuosa se oxida lentamente para producir ácido fórmico.



El ACIDO TANICO y los FENOLES, de los cuales el ACIDO CARBOLICO es

un ejemplo, son medianamente corrosivos.

El ACIDO FOSFORICO produce ataque superficial lento. El ACIDO HUMICO

depende en su ataque de la composición del humus, pero podría causar una

desintegración lenta.

6.3.- ACIDOS DE ALTO PESO MOLECULAR Los ácidos palmítico, esteárico y oléico, presentes en algunos aceites y

grasas, conjuntamente con la serie de ácidos alipáticos no saturados y saturados,

tienen todos, aunque insolubles en agua, alguna acción corrosiva sobre el concreto.

La acción destructiva tiende a incrementarse con aumentos en el peso molecular,

tanto del ácido esteárico como del ácido oleico. Los más bajos miembros de esta

serie son una excepción a esta regla.

Estos ácidos grasos de alto peso molecular se encuentran en la industria

como constituyentes de aceites y grasas. Son insolubles en agua y, a temperaturas

ordinarias, los principales son sólidos y de bajo punto de ablandamiento en la serie

de los ácidos estearicos, y líquidos de alto punto de fusión en la serie de los ácidos

oleícos.

En general, estos ácidos como constituyentes de los aceites atacan a los

concretos no protegidos. La desintegración producida es usualmente más

pronunciada con el concreto al aire que cuando está continuamente sumergido en

un piso.

Aunque los concretos a base de cementos portland de escoria de alto horno,

los cementos de alto contenido de alúmina, y los cementos puzolánicos, son algo

menos vulnerables que los concretos a base de los cementos portland, su acción es

cuestionable cuando las diferencias son suficientemente considerables para tener

alguna significación práctica.

7.- ACEITES Y GRASAS VEGETALES Y ANIMALES



Los aceites y grasas vegetales y animales son productos naturales

compuestos principalmente de glicéridos, u otros esteres, o de los miembros más

altos de la serie de ácidos grasos, pero en algunos casos ellos tambien contienen

cantidades importantes de alcoholes y ácidos grasos libres. Algunos aceites

vegetales contienen pequeñas cantidades de ácidos grasos libres produciendo

deterioro lento de la superficie del concreto.

El glicerol (o glicerina en nomenclatura comercial) es el principal

constituyente alcohólico de aceites y grasas y él se presenta como estearato de

glicerina (estearina) en sebos y mantecas; como palmito de glicerina (palmitín) en

aceite de palma, y como oleato de glicerina (olein) en el aceite de oliva. La glicerina,

la cual es soluble en agua, ataca al concreto lentamente por reacción y con

disolución del hidróxido de calcio.

Los aceites de origen vegetal, aún cuando sean frescos, usualmente

contienen cantidades apreciables de ácidos grasos libres. Las grasas animales,

cuando están frescas, generalmente contienen pequeñas cantidades de ácido libre,

pero el volumen se incrementa con la exposición a la atmósfera. La ranciedad

consiste en el desarrollo de determinados ácidos grasos libres oxidados presentes

en aceites y grasas.

Las glicerinas y otros esteres son rotos por hidrólisis en sus constituyentes

alcohol y componentes ácidos. Este proceso, conocido como saponificación, puede

ser producido por soluciones ácidas o alcalinas. Cuando los aceites toman contacto

con el concreto, la cal libre presente en el cemento fraguado saponifica el material,

formando una sal cálcica del ácido graso y liberando el alcohol polihídrico. Este

alcohol, por si mismo, puede a menudo reaccionar con la cal.

Así con la oleina se forma calcio oleico y glicerina, y esta última reacciona en

el futuro con más cal para formar glicerina cálcica. Este es un ejemplo típico del

mecanismo de acción destructiva de los aceites y grasas saponificados sobre el

concreto. Si también están presentes ácidos libres, como es a menudo el caso, ellos

también atacan al concreto para formar sus sales de calcio.



Los aceites animales frescos contienen pequeñas cantidades de ácido, pero

los aceites animales rancios contienen una cantidad considerablemente mayor y son

corrosivos. Los aceites de pescado pueden ser más corrosivos que los aceites

animales.

Los ácidos orgánicos de origen industrial pueden producir daños superficiales

en el concreto, pudiendo producir daños serios en los pisos aún cuando el conjunto

estructural no sea afectado.

Las soluciones azucaradas son deteriorantes, especialmente sobre concreto

muy nuevo. Una concentración del 3% puede corroer en forma gradual el concreto.

Una pequeña cantidad de azucar en el agua de la mezcla podría retardar

significativamente o inhibir la fragua.

8.- LIXIVIACION

Las aguas blandas, es decir aquellas que tengan pocas impurezas (p.e.,

aguas libres de sales; aguas de condensación industrial; aguas de fusión de

glaciares, nieve o lluvia; y algunas aguas de pantano o subterraneas), disuelven los

compuestos cálcicos del concreto de igual manera que los ácidos; y por lo tanto, el

resultado es la descomposición y lixiviación de la pasta endurecida.

Así, la lixiviación resulta ser una forma suave de desarreglo que ocurre

cuando el agua disuelve componentes en el concreto. El cemento Pórtland hidratado

contiene hasta 25% a 30% de hidróxido de calcio, Ca(OH)2, el cual es soluble en

agua. Este componente, con mucha probabilidad, será lixiviado desde el concreto.

Debido a que el hidróxido de calcio es más soluble en agua fría, el agua que viene

de los riachuelos de las montañas es más agresiva que el agua más caliente.

La lixiviación del hidróxido de calcio que contiene el concreto, es decir la

disminución de su contenido de CaO, trae como consecuencia la degradación de

otros componentes de la pasta hidratada (silicatos, aluminatos y ferritos), y por ello el

concreto pierde resistencia y se desintegra.



La lixiviación produce una apariencia arenosa en las superficies expuestas de

concreto de los revestimientos de canales, canalones o tuberías. Si el agua pasa a

través de grietas o juntas, la lixiviación también puede erosionar el concreto interno.

En el concreto poroso, con una alta relación agua/cementante, la lixiviación puede

remover suficiente hidróxido de calcio para reducir la resistencia del concreto. Sin

embargo, generalmente es sólo un problema cosmético.

9.- RECOMENDACIONES

Puede obtenerse adecuada protección contra ataques moderados de ácidos

si se tiene un concreto denso de baja relación agua-cementante, el cual ha sido

adecuadamente hidratado mediante un curado conveniente.

Ningún concreto puede resistir largo tiempo el ataque por aguas con una alta

concentración de ácidos. En estos casos es recomendable un recubrimiento de la

estructura, o un tratamiento superficial adecuado. Puesto que ningún concreto de

cemento portland es totalmente inmune al ataque de ácidos, las adiciones pueden

usarse sólo para disminuir la tasa de deterioro.

Los aditivos reductores de agua, incluyendo los superplastificantes, reducen

la relación agua-cemento, y por lo tanto, la permeabilidad. Sin embargo, a medida

que el concreto se deteriora, nuevas superficies están expuestas al ácido,

especialmente cuando los productos de la reacción son solubles. Los ácidos oxálico

y fosfórico forman productos de reacción insolubles que no se pueden quitar

fácilmente. Para los concretos expuestos a estos ácidos, al reducir la permeabilidad

con aditivos tales como reductores de agua o adiciones tales como las puzolanas, se

puede incrementar la vida de servicio.

Determinados materiales puzolánicos, especialmente las microsílices,

incrementan la resistencia del concreto a los ácidos. En todos los casos, sin

embargo, el tiempo de exposición a los ácidos deberá ser minimizado, si ello es

posible, y la inmersión deberá ser evitada.

Los concretos preparados con cementos que no son hidráulicos,

independientemente de su composición, deberán tener alta resistencia a aguas

ácidas con pH de 3 ó menor. En tales casos deberá emplearse un tratamiento o un



sistema de barrera protectora. Se recomienda emplear las recomendaciones dadas

por el ACI 515.1R para sistemas de barreras protectoras del concreto de la acción

de diversos químicos.

También se ha empleado microsílices para mejorar la resistencia al ataque

de ácidos, convirtiendo al hidróxido de calcio en CSH, y reduciendo la permeabilidad

del concreto. En estudios de laboratorio se ha utilizado hasta 30% de microsílice en

peso del cemento, lográndose incrementar la resistencia de concretos a algunos

ácidos. Sin embargo, inclusive las grandes dosis de microsílice no mejoraron

marcadamente la resistencia a los ácidos. Las probetas conteniendo 25% de

microsílice fallaron después de solamente 5 ciclos en una solución del 5% de ácido

sulfúrico, y las probetas con 30% de microsílice soportaron únicamente 32 ciclos en

una solución de ácido sulfúrico.

10.- CONCLUSIONES

El análisis anterior permite llegar a las siguientes conclusiones:

a) El concreto de cemento portland no resiste bien los ácidos. Sin

embargo, la velocidad con que los ácidos destruyen el concreto

depende de

.- La resistencia a ácidos y su concentración.

.- Temperatura de la solución del ácido.

.- Condiciones de exposición a soluciones estáticas o movibles.

.- Solubilidad de productos de reacción.

b) Los ácidos sulfúrico, hidroclorídrico y nítrico, son fuertes y altamente

agresivos. La agresividad se incrementa al aumentar la concentración

y la temperatura del ácido.

c) Las soluciones movibles son más agresivas que las soluciones

estáticas, debido a que constantemente nuevo ácido llega a estar en

contacto con el concreto.

d) Los ácidos que forman los productos solubles de reacción,

generalmente son más agresivos que los ácidos que forman

productos insolubles de reacción.



Igualmente se sabe que el ácido ataca al concreto disolviendo los productos

de hidratación del cemento o a través de reacciones químicas ácido-base. El

hidróxido de calcio, el producto de reacción que se disuelve más rápidamente, es

atacado aún por las concentraciones suaves o bajas de soluciones de ácido. Los

ácidos más fuertes y más concentrados atacan a todos los hidratos de silicato de

calcio.

Dado que ningún concreto de cemento portland es totalmente inmune al

ataque de ácidos, los aditivos pueden usarse sólo para disminuir la tasa de

deterioro. Los aditivos reductores de agua, incluyendo los superplastificantes,

reducen la relación agua-cemento y, por lo tanto, la permeabilidad. Sin embargo, a

medida que el concreto se deteriora, nuevas superficies están expuestas al ácido,

especialmente cuando los productos de la reacción son solubles.

Los ácidos oxálico y fosfórico forman productos de reacción insolubles que

no se pueden quitar fácilmente. Para los concretos expuestos a estos ácidos, la

permeabilidad del concreto se reduce con aditivos tales como reductores de agua o

puzolana.

Las microsílices tienen un campo de acción diferente al sumar su notable

incremento de la impermeabilidad, a su disminución de porosidad, y significativo

aumento de la resistencia.

Finalmente conviene indicar que antes de decidir el uso de una combinación

de aditivos para mejorar la resistencia al ataque químico en general y el ataque por

ácidos en particular, se sugiere las pruebas en servicio. Las pruebas de diferentes

combinaciones en instalaciones existentes, pueden proporcionar datos que

ayudarán a cuantificar los efectos del aditivo en el rendimiento. Estos datos pueden

ser empleados para determinar si algún incremento en la vida de diseño del concreto

es lo suficientemente significativo para justificar el costo agregado del aditivo usado.

Capitulo 2 Durabilidad Concreto

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