Desempeño de mezclas cementicias binarias y ternarias basadas en metacaolín y humo de sílice

Performance of binary and ternary cement mixtures based in metakaolin and silica fume

El presente trabajo reporta los resultados del estudio de la acción conjunta que produce la incorporación de adiciones de metacaolín (MK) y humo de sílice (HS) a morteros de cementos portland en las propiedades mecánicas, fisicoquímicas y de corrosión del acero de refuerzo. Para la realización de este estudio se produjeron morteros de OPC con diferentes porcentajes de adición de HS y MK con respecto a la cantidad total de cemento. Se evaluaron las propiedades de resistencia a la compresión y de durabilidad tales como absorción y porosidad, permeabilidad a cloruros y resistencia al ataque de sulfatos. La corrosión de los aceros de refuerzo se estudio mediante las técnicas de potencial de media celda, resistencia a la polarización lineal y pendientes tafel. Mezclas con contenidos del 10% MK y 5% HS presentan una resistencia a la compresión un 40% superior y un excelente desempeño en presencia de cloruros y sulfatos. Desde el punto de vista del análisis de corrosión de los aceros la mezcla óptima, aún a condiciones aceleradas y en presencia de cloruros, es la mezcla de OPC adicionado con 10% de MK y 10% de HS.

INTRODUCCIÓN

La corrosión de las armaduras en estructuras de hormigón armado es una de las patologías más severas que puede experimentar una estructura,  ya que esta puede conducir a fallas estructurales.  A la fecha, nacional e internacionalmente se han realizado muchos estudios enfocados en conocer el problema, prevenirlo, combatirlo y, en caso de ser necesario revertirlo. Entre los temas evaluados cabe señalar los relacionados a la influencia que puede tener el tipo de cemento en el desarrollo de la corrosión del concreto armado. Marzouch y Langdon [1], establecen que al utilizar los materiales puzolánicos (humo de sílice, cenizas volantes, metacaolín, etc) se produce una disminución significativa de la permeabilidad del concreto, la cual reduce la movilidad de los agentes agresivos  a través de la matriz. En la presente investigación se estudia el comportamiento de mezclas binarias y ternarias basadas en humo de sílice y metacaolín como recubrimientos de aceros estructurales en presencia de agentes agresivos.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se prepararon morteros con una relación cemento: agregado de 1:2.75, para lo cual se utilizó cemento Portland y arena de origen fluvial, procedente del Río Cauca. La Tabla 1 muestra los porcentajes de MK y HS en cada una  de las mezclas evaluadas;  la relación agua/cemento se mantuvo constante en todas las mezclas, y se utilizó 0.6 para acelerar el proceso de corrosión y así obtener en corto tiempo resultados comparativos. Las características físicas y químicas del cemento y el MK son mostradas  en la Tabla 2. El cemento utilizado presento una composición potencial de 55,04% SC₃, 16.25% SC₂, 8.33% AC₃ y 11.23% de FAC. Se evaluó la resistencia a la compresión (ASTM C109), la absorción y porosidad total (ASTM C 642), la permeabilidad capilar [2], y el comportamiento frente a agentes agresivos como sulfatos (ASTM  C 1012) y cloruros (ASTM C 1202).