<El hombre empezó a utilizar cement 5000 años atrás, para construir monumentos que pudieran resistir la prueba del tiempo.
Los antiguos egipcios usaban una forma primordial de cemento para construir sus pirámides.
Los romanos la utilizaron para construir sus impresionantes acueductos, lo que permitió el rápido crecimiento del imperio.
En 1824, Joseph Aspdin inventó el cemento de Portland, que será utilizado para las maravillas modernas que aún hoy disfrutamos.
Sin embargo, muchos de los edificios antiguos se han caído o están en peligro debido a la carbonatación del hormigón.
Pero, ¿qué es la carbonatación y qué hace que el hormigón sea tan especial? siga leyendo para saber más y cómo los fabricantes realizan las pruebas de carbonatación acelerada.
¿Qué es el hormigón?
El hormigón es un material compuesto formado por una matriz y un aglutinante, la matriz es el agregado del material rocoso, generalmente piedra caliza, granito o grava.
<El aglutinante tiende a ser Portland cement y mantiene la matriz unida.
De acuerdo con las ecuaciones de Bogue, el cemento de Portland contiene entre 60-67% CaO, 17-25% SiO2, 3-8% Al2O3, 0.5-6% Fe2O3, 0.1-4% MgO, 1.3-3% SO3 y .4-1.3% alcalinos.
<La composición química lo hace resistente , fuerte y le da la capacidad de perder plasticidad y ganar compactación con la posterior adición de agua.
El agua se agrega a un polvo seco y a un agregado, resultando en una sustancia blanda que el trabajador puede manejar en cualquier forma.
Las estructuras hechas de cemento Pórtland tienden a usar un refuerzo de barra de acero, creando una estructura fuerte que puede soportar un peso pesado sin doblarse o romperse.
<Sin embargo, la mayor amenaza para las estructuras de hormigón es el proceso de carbonatación ..
¿Qué es la carbonatación del hormigón?
La carbonatación es la reacción química entre el dióxido de carbono CO2 y los compuestos de hidratación del cemento en las estructuras de hormigón.
<La tasa de carbonatación depende de muchas características físicas , como:.
- Preparación in situ
- Producción y protección
- El diseño de la estructura
Además de lo anterior, otros factores también juegan un papel importante, como la posición de la estructura y su exposición a los contaminantes.
<Por último, también factores ambientales , como el calor, la lluvia, la nieve y la humedad, tienen un papel en la carbonatación..
¿Cuáles son los efectos de la carbonatación? ¿Por qué es dañina?
La carbonatación actúa en el hormigón cada vez más profundamente a lo largo del tiempo, generalmente a un ritmo proporcional a la raíz cuadrada del tiempo.
Todo lo que hace falta es unas horas para que la superficie del hormigón reaccione con CO2 en el aireLa reacción puede alcanzar una profundidad de 1 mm para hormigón grueso y de 5 mm para hormigón poroso y permeable.
Este proceso provoca un efecto dominó: en primer lugar, la reducción del pH, es decir, la alcalinidad natural del hormigón se reduce de pH13 a pH8.
El pH más bajo a su vez hace que la capa de pasivación alrededor del acero se rompa, exponiendo el acero de refuerzo al agua y al aire, causando que se oxide..
El acero oxidado se expande, forzando al hormigón circundante.
El concreto eventualmente se rompe, debilitando la estructura y poniéndola en serio riesgo.
La carbonatación es una de las muchas presuntas causas del derrumbe de edificios en Lagos, Nigeria: un ejemplo de los daños que puede causar el hormigón no probado.
Hay sin embargo algunas buenas noticias .
La mayoría de la gente asocia el proceso de carbonatación con el debilitamiento de los refuerzos y la contracción del acero, pero no todos los efectos son negativos.
<La carbonatación también aumenta la resistencia a la compresión y a la tracción del hormigón . La clave es encontrar el equilibrio adecuado.
¿Qué es la Prueba de Carbonatación Acelerada?
<En términos sencillos, esta prueba no es más que una investigación exhaustiva para acelerar la carbonatación en un entorno controlado ..
Se trata de una forma en la que los profesionales del hormigón pueden probar su producto y determinar su resistencia a la corrosión, por lo que es importante tener en cuenta que un correcto diagnóstico de cualquier problema puede ser fundamental desde el punto de vista de la seguridad y la prevención.
Cada ensayo utiliza diferentes parámetros dependiendo del tipo de condiciones en las que se encuentre el hormigón.
Algunos de estos factores incluyen:
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- El El concentración de gas CO2 - Este es un factor particularmente importante para el hormigón utilizado en las ciudades más contaminadas .
- Humedad - Es preferible que la humedad sea de 50% -70%. Hay menos agua cuando hay humedad. El agua, cuando hay mucha, inhibe la propagación de CO2.
- <Temperatura - En ambientes más cálidos, hay una mayor tasa de carbonatación .
- <Relación agua/cemento : determina el sistema de poros del hormigón y el grado de hidratación .
- Porosidad y permeabilidad
El problema es que es difícil, si no imposible, controlar todas estas variables sin el equipo adecuado.
Cualquier pequeño cambio en estas variables puede llevar a resultados de pruebas defectuosos o construcciones deficientes.
De hecho, incluso cuando los investigadores controlan estos factores, sigue habiendo una diferencia entre lo que se observa y lo que sucede en cambio en un entorno natural.
Es imposible controlar todas las posibilidades, pero Puedes aumentar tus probabilidades con la cámara de pruebas correspondiente..
Normas y procedimientos para el ensayo de carbonatación del hormigón
Los esquemas recomendados para un procedimiento concreto de prueba de carbonatación son:
- Los niveles de CO2 al 4%
- Los niveles de humedad relativa al 65%
- Ajuste de la temperatura a 20°C
- Control activo del CO2
- Un eficiente ventilador de circulación
- Una mezcla de referencia
- Calibración y registro adecuado de los resultados
Se recomienda acondicionar las muestras en el aire del laboratorio durante un mes a 20-23°C.
Si está probando el hormigón con una capa protectora, tendrá que chorrear las muestras antes de aplicar el protector.
Déjelas "curar" durante tres días.
El grosor ideal para la prueba es entre 40-50mm . Esto le da suficiente material para medir los resultados.
fig.1: Montaje experimental para la carbonatación acelerada
Remedios para la carbonatación del hormigón
En realidad no hay remedios fáciles para resolver las cuestiones relacionadas con el hormigón que ha sido sometido al proceso de carbonatación.
En la mayoría de los casos, la única solución es operar con una renovación profunda donde no haya habido ya problemas más graves como colapsos o daños irreparables.
La única forma de avanzar es intentar prevenir el problema realizando todas las pruebas y análisis necesarios antes de que el hormigón se produzca y se utilice masivamente para los trabajos de construcción.
Cómo encontrar la cámara de pruebas adecuada
A continuación se presentan algunas sugerencias para comprender cuáles son las principales valoraciones durante la investigación con una cámara de pruebas para el hormigón.
- Tendrá que medir diferentes variables para cada tipo de hormigón que se vaya a probar.
- También tendrá que aplicar diferentes valores a estas variables en función de dónde se utilice el hormigón.
Por ejemplo, tendrás que aumentar la cantidad de humedad para probar el concreto usado en Florida vs. Kansas.
- También tendrás que tener en cuenta el calor del año y el calor extremo del verano que tiene Florida frente al frío de los inviernos de Kansas.
- Necesitará una cámara de pruebas que permita hacer variaciones según lo exijan los experimentos.
También necesitarás una que sea duradera.
El procedimiento de prueba de carbonatación del hormigón es un proceso continuo.
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