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Holcim (Costa Rica) – CETEC

Ing. Francesco Rossi

Concreto de alta durabilidad y resistencia a los sulfatos

El concreto, sufre de deterioro cuando está en contacto con sulfatos (de calcio, de sodio y del ácido sulfúrico). El principal mecanismo químico es la reacción de los sulfatos con el aluminato tricálcio (C3A) formando Ettringita tardía, y con la Portlandita (hidróxido de calcio) formando Yeso (sulfato de calcio) o Brucita (sulfato de Magnesio). Estos compuestos, tienen un mayor volumen molecular, causando expansión dentro del concreto y por lo tanto su fisuramiento y posterior desintegración.

Para controlar y minimizar el impacto por la reacción con sulfato, es requerida una pasta de cemento densa con el fin de evitar el ingreso de la sustancia, y minimizar el contenido de aluminato tricálcico y de Portlandita.

La norma ACI 318 de los EE.UU. (código de construcción para concreto estructural) indica que en las condiciones más severas, donde esté presente el sulfato en concentraciones mayores a los 2000 mg/kg como sulfato soluble presente en el suelo, o concentraciones mayores a los 10000 mg/kg como sulfato disuelto en agua (tabla 4.2.1) se requieren cementos Pórtland tipo V (ASTM C150) con un C3A <5%, o cementos Pórtland modificados tipo IP(HS) con puzolana (ASTM C595) , o cementos hidráulicos tipo HS con puzolana (ASTM C1157); estos dos últimos sin declarar valores máximos de C3A presentes en los cementos.

Adicionalmente al uso del cemento adecuado, el concreto producido debe desarrollar una resistencia a la compresión a los 28 días f´c >31 MPa y debe haber sido preparado con una relación agua/cemento <0.45. La resistencia al ataque de los sulfatos del cemento debe ser evaluada mediante la aplicación del ensayo según la norma ASTM C1012 y para el caso de una exposición severa S3 debe cumplirse una expansión <0.10% a los 18 meses del ensayo. Esta norma expone un elemento de mortero preparado con el cemento en estudio a una concentración de sulfato 3,4 veces superior al límite indicado para una condición extrema.

La norma europea EN 206 (especificación, desempeño, producción y conformidad del concreto) por su lado también indica que en condiciones severas (XA3) de presencia de sulfatos en concentraciones entre 12000 mg/kg y 24000 mg/kg en suelo y en concentraciones entre 3000 mg/kg y 6000 mg/kg en agua subterráneas se debe emplear un cemento resistente a los sulfatos, de acuerdo a la norma EN 197; la cual especifica 7 diferentes tipos de cemento, tres de ellos tipo Pórtland sin adiciones conteniendo menos del 5% de C3A, dos con adiciones de escoria sin requerimientos máximos de C3A y dos cementos modificados con puzolanas con valores de C3A inferiores al 9%; la diferencia entre estos dos cementos es el contenido de puzolana, entre el 21% y 35% el primero, y entre el 36% y 55% el segundo.

Igualmente como en el caso de la norma americana, también la norma europea especifica condiciones de producción del concreto, en el cual la relación agua/cemento debe ser <0,45, la resistencia del concreto a 28 días f´c >35 MPa y el contenido del cemento >360 kg/m3.

Las condiciones anteriormente especificadas son las requeridas para la producción de elementos de concreto altamente resistentes a los sulfatos. Para cumplir con los requisitos relacionados al tipo de cemento, en Costa Rica se dispone para la fabricación de concretos altamente resistentes a los sulfatos, de un cemento puzolánico tipo MP (conteniendo entre un 20% y un 30% de puzolana) con un C3A máximo del 6%. Este cumple con la norma ASTM C595 para un cemento tipo IP(HS), según la norma ASTM C1157 para un cemento tipo HS y según la norma EN 197 para un cemento CEM IV/A-SR.

Se recomienda el uso de este cemento, junto a prácticas adecuadas de preparación de concreto, las relaciones agua/cemento, contenido de cemento en la pasta y resistencias del concreto indicadas anteriormente con el fin de lograr concretos altamente resistentes a los sulfatos.