Resistance of blended concrete containing an industrial petrochemical residue to chloride ion penetration and carbonation

Resistencia a la penetración del ión cloruro y a la carbonatación de concretos adicionados, con un residuo de la industria petroquímica

Se estudió la resistencia a la penetración del ión cloruro y a la carbonatación de concretos adicionados, con un residuo de catalizador de craqueo catalítico (FCC). El FCC fue adicionado en proporciones de 10%, 20% y 30%; como reemplazo parcial del cemento. Se evaluaron concretos como referencia con 10% de humo de sílice (HS), 10% de metacaolín (MK) y sin adición, así mismo, para evaluar el desempeño de estos concretos, se realizaron los ensayos de permeabilidad rápida a cloruros (PRC) de acuerdo con la norma ASTM C1202, y un ensayo de carbonatación acelerado bajo condiciones controladas (23 °C, 60% HR and 4.0% CO2). Adicionalmente, se determinó la resistencia a la compresión y de esta manera los resultados muestran que las mezclas binarias con 10% de FCC tuvieron una resistencia a la compresión, similar al concreto sin adición y más baja permeabilidad a los cloruros. Las mezclas con 10% HS y 10% MK, mostraron un mejor comportamiento mecánico y significativo, se evidenció menor penetración de cloruros comparado con FCC al 10%. Se observó también, un incremento en la carbonatación del concreto cuando se utilizó adición de FCC o MK y es claro que a mayor tiempo de curado, las muestras con y sin adición, presentan mayor resistencia a la carbonatación. El ensayo de corrosión acelerado por voltaje impreso, fue realizado para investigar y verificar las características corrosivas, usando como electrolito una solución de NaCl al 3.5%. Las muestras con FCC al 10%, tuvieron una mayor resistencia a la penetración del ión cloruro, y el tiempo del ensayo no fue suficiente para iniciar un agrietamiento.

Introducción

Los factores que más contribuyen a la corrosión del acero de armadura son la carbonatación y el ataque de los cloruros; por lo tanto, éstos son responsables de una gran parte de los costes de rehabilitación de las estructuras de hormigón.

La carbonatación del hormigón es un proceso por el que el dióxido de carbono atmosférico reacciona con el calcio del hidróxido de calcio y el silicato de calcio hidratado para formar carbonato de calcio. Una vez que la carbonatación ha tenido lugar, el elevado pH de la solución de los poros del hormigón comenzará a descender hasta un nivel tan bajo como 9 u 8 para el hormigón totalmente carbonatado (PachecoTorgal et al., 2012). Como resultado, la capa pasiva que rodea el refuerzo de acero comienza a deteriorarse (Parrot, 1987). Uno de los principales factores que impactan directamente en el proceso de carbonatación es la relación agua-cemento (w/c); es bien sabido que un incremento del w/c aumenta la profundidad de la carbonatación (Tsuyoshi et al., 2003). La humedad relativa (HR) y la concentración de CO₂ son los factores ambientales más importantes (Aguirre y Mejía de Gutiérrez, 2013). Se ha reportado que valores de HR entre 50% y 75% promueven la difusión de CO₂ (Roberts, 1981) y que la concentración de CO₂ en la atmósfera puede fluctuar desde 0,03% en ambientes rurales hasta más de 0,3% en ciudades, donde la incidencia de la carbonatación es mayor (Gruyaert et al., 2013; Pacheco-Torgal, 2012). Por esta razón, en ambientes tropicales no marinos la carbonatación puede ser el principal mecanismo de deterioro del hormigón armado.