Microestructura y durabilidad de morteros con cementos que contienen escorias de alto horno y cenizas volantes

Resumo

Las condiciones ambientales en las que se produce el fraguado y el endurecimiento de los materiales cementicios que forman parte de las estructuras reales frecuentemente difieren bastante de las condiciones ideales en las que se estudian estos materiales en el laboratorio. La temperatura y la humedad relativa del ambiente pueden afectar a las reacciones de hidratación de clinker y como consecuencia, a las propiedades mecánicas y a la durabilidad de esas estructuras. En el caso de emplear cementos con adiciones activas, estas propiedades también podrían verse afectadas, ya que las condiciones ambientales también podrían influir en el desarrollo de las reacciones de hidratación y puzolánicas de esas adiciones. En la actualidad, la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 fomenta el uso de cementos con sustitución parcial de clinker por adiciones, tanto por el beneficio ecológico y medioambiental que trae consigo, como por su mejor comportamiento en determinadas aplicaciones específicas. Entre las diferentes adiciones activas, destacan las cenizas volantes y las escorias de alto horno. Hoy en día, la producción de cementos con cenizas volantes es elevada, y en el caso de los cementos con escorias de alto horno, aunque su producción no es tan elevada como la de los cementos con cenizas, ha experimentado un importante incremento en los últimos años. En vista de todo lo anterior, en este trabajo se ha estudiado la influencia del ambiente de endurecimiento en la microestructura, durabilidad y propiedades mecánicas de morteros preparados con cuatro tipos de cementos comerciales. Concretamente los cementos estudiados han sido cuatro, un cemento Portland (tipo I), un cemento con un elevado grado de sustitución de clinker por escorias de alto horno (tipo III/B) y dos cementos con diferente contenido de cenizas volantes (tipos II/B y IV/B). Por lo que respecta a las condiciones de endurecimiento, se han estudiado cuatro ambientes diferentes, un ambiente óptimo de laboratorio, dos ambientes representativos de diferentes climas existentes en la Península Ibérica, como son el clima Atlántico y el clima Mediterráneo, y por último, un ambiente más extremo. En todos los casos los materiales se han mantenido en condiciones de humedad relativa y temperatura constantes, que corresponden a los valores promedio anuales de cada uno de los ambientes reales descritos. Como caso particular, con el fin de complementar el estudio del comportamiento de morteros con adiciones activas más tradicionales y conocidas, también se ha estudiado el efecto que tiene la adición de lodos rojos, procedentes de la digestión cáustica de la bauxita para la obtención de alúmina, en la microestructura, propiedades de durabilidad y propiedades mecánicas de morteros de cemento. Por lo que respecta a las técnicas experimentales empleadas, la microestructura se ha caracterizado mediante porosimetría de intrusión de mercurio y también utilizando la técnica no destructiva de la espectroscopía de impedancia. En lo referente a las propiedades relacionadas con la durabilidad, en primer lugar se ha estudiado el coeficiente de absorción capilar y la porosidad efectiva. Ambos parámetros son de gran interés, ya que es bien conocido que la absorción capilar es una de las principales vías de entrada de agentes agresivos en las estructuras reales, especialmente en las clases de exposición IIIa y IIIc. Por otro lado, también se ha estudiado la resistencia al ingreso de cloruros, para lo cual se han determinado el coeficiente de migración de cloruros en estado no estacionario, mediante un método de migración forzada por campo eléctrico, y el coeficiente de difusión de cloruros en estado estacionario, obtenido de forma indirecta a partir de la resistividad. En lo que atañe a las propiedades mecánicas de los morteros, éstas se han caracterizado mediante sus resistencias a compresión y a flexotracción. Todas las propiedades anteriores se han estudiado a diferentes edades hasta 1 año. En vista de los resultados obtenidos, todo parece indicar que la temperatura del ambiente tiene una mayor influencia en el desarrollo de la microestructura, de la durabilidad y de las propiedades mecánicas de los morteros de CEM III, mientras que la humedad relativa del ambiente afecta de forma más considerable a los morteros de CEM I, II y IV. De todos modos, la durabilidad de los morteros con adición de cenizas volantes o escorias de alto horno es tan buena, o incluso mejor, que la de los morteros de cemento Portland, después de un tiempo de endurecimiento suficiente, independientemente del ambiente al que estén expuestos. Además, al cabo de 365 días, los morteros preparados con cementos que contienen escorias de alto horno o cenizas volantes poseen unas propiedades mecánicas similares o superiores a las correspondientes a los morteros de cemento Portland en todos los ambientes estudiados. Por lo tanto, en vista de los resultados obtenidos de los parámetros de durabilidad y de las resistencias mecánicas se puede indicar que los morteros de cementos con escorias de alto horno y cenizas volantes se pueden usar con total garantía en los ambientes estudiados, después de un tiempo suficiente de endurecimiento.