Desempeño de morteros adicionados con metacaolín frente a la acción de sulfatos

The performance of mortar containing added metakaolin regarding sulfate action

El presente artículo reporta los resultados de la evaluación del desempeño de morteros adicionados con un metacaolín (MK) de origen colombiano, al ser sometidos a la acción de sulfatos. Se elaboraron morteros de cemento adicionados con MK en proporciones de 0, 10, 20, 35 y 50% con respecto a la cantidad de cemento. El cemento utilizado contenía 11% de aluminato tricálcico. Después del tiempo de curado inicial, los especímenes fueron colocados en una solución de sulfato de sodio al 5% por un periodo de 280 días. El ataque de los sulfatos fue evaluado midiendo la expansión de los morteros, la pérdida de resistencia y mediante observación visual. Adicionalmente se realizó un estudio en pastas de cemento con y sin adición de MK por medio de la técnica de difracción de rayos X, con el fin de determinar los productos formados debido al ataque de sulfatos. El estudio mostró que la resistencia del cemento con contenidos altos de AC3 es superior en presencia de MK y que este efecto es más notorio al incrementar la proporción de MK en el mortero. Con base en los resultados obtenidos en este estudio, se recomienda la incorporación de porcentajes superiores al 20% MK para obtener buena resistencia a sulfatos.

Introducción

Un concreto durable es aquel que puede mantener su forma original, calidad y buena prestación cuando se expone a determinados ambientes. En este sentido, la durabilidad del material se asocia a la vida en servicio de  la  estructura,  la cual puede ser modificada por las interacciones del material con el medio que le rodea, ataque que puede ser severo, exigiendo, o bien su reparación, o su reemplazo en corto tiempo (Roy, 2001). Dentro de los principales factores que inducen a la reducción de la durabilidad se pueden  mencionar los repetidos ciclos de hielo – deshielo (asociados únicamente a países que presentan estaciones), la reacción álcali-agregado, la abrasión mecánica, la corrosión del acero de refuerzo estructural y el ataque químico. Este último, tratado en la normativa ACI 201, ha sido clasificado en función del mecanismo y agente que gobierna el deterioro del material, e incluye, entre otros, la carbonatación, el ataque por cloruros y el ataque por sulfatos (ACI, 1982).

El ataque por sulfatos de carácter externo se debe a la interacción físico-química entre los minerales de la pasta de cemento hidratada y los iones sulfato del medio, los cuales se consideran los aniones más agresivos para el hormigón. Aquí se hacen necesarios tres factores: una alta permeabilidad del mortero o concreto, un medio rico en sulfatos y la presencia  de agua. El mecanismo de transporte puede ser de difusión o succión capilar, similar a los cloruros, dependiendo de si el concreto está o no en estado saturado (Bentz, 1999).