Ensayos no destructivos aplicados a la evaluación de ataque interno de sulfatos

Abstract

[EN] Sulphate attack is the most-known expansive reaction that affects to concrete durability. The most important standards related to sulphate attack try to control the expansion of elements made with concrete restricting the tricalcium aluminate in cement and the sulphate content in concrete and cement composition. However, concrete elements could be exposed to damage when the enviorment is potentially aggressive but special measures to avoid sulphate attack were not taken. The present work was focused in the study of internal sulphate attack by adding calcium sulphate to initial mix of white portland cement, using diferent percentages of sulphate addition in order to obtain mortar specimens that show expansions near to standards thresholds. The internal sulphate attack was monitored succesfully through expansion measurements, compressive and flexural tests, high resolution thermogravimetry, field emission scanning electron microscopy, acoustic spectroscopy and ultrasonic techniques. The scope of this study is to evaluate the suitability of non-destructive techiques

applied to initial stage damage detection, when the damage of the cement matrix is not relevant. The obtained results suggested that the nondestructive techniques are high fidelity tools in order to find and detect minimal changes in the cement matrix, due to the hydration processes and degradation steps generated by chemical or mechanical damage. Niras tests (Nonlinear impact resonant acoustic spectroscopy) has been demonstrated its performance to detect accurately the expansion process by means of hysteric parameter determination. Due to the studied process occurs at the same time of the resistance gaining of cement matrix due to the cement hydration process it has been impossible to distinguish between both phenomena by means of ultrasonic or vibration methods.

[ES]

El ataque por sulfatos es una de las reacciones expansivas más comunes, conocidas y estudiadas en el hormigón. Para controlar su aparición, la normatividad respectiva ha limitado el contenido de aluminato tricálcico del cemento y el contenido de sulfatos en el cemento y en el hormigón. Sin embargo, cuando no se toman las medidas necesarias y tenemos condiciones potenciales para la aparición de la patología, los daños se evidencian cuando están en una etapa avanzada con graves consecuencias. El presente trabajo se centró en el estudio del ataque interno por sulfatos mediante la adición de sulfato de calcio a una mezcla de mortero de cemento blanco, utilizando diferentes grados de adición, buscando expansiones cercanas a las máximas permitidas por las normas. El ataque generado se ha monitorizado mediante medidas de expansiones, resistencias mecánicas a flexión y compresión, termogravimetría de alta resolución, microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, técnicas de espectroscopia acústica y técnicas de ultrasonidos. Se pretende evaluar si las técnicas no destructivas utilizadas nos permiten detectar el daño en sus etapas iniciales cuando aún no se han presentado daños importantes en la matriz. Los resultados encontrados nos muestran que las técnicas utilizadas son herramientas de alta fidelidad para detectar mínimos cambios en las matrices cementantes, originadas en procesos de hidratación y en los procesos de deterioro generado por ataques de origen químico y/o mecánico. Los ensayos NIRAS (Nonlinear impact resonant acoustic spectrocopy) han demostrado ser sensibles a la identificación del proceso de expansión por medio de la determinación del parámetro histerético. Debido a que el proceso estudiado de ataque interno de sulfatos procede de forma paralela a la evolución del desarrollo mecánico por hidratación del cemento, no ha sido posible discernir ambos procesos por medio de las medidas estándar de vibración ni de las medidas ultrasónicas (velocidad de pulso ultrasónico y atenuación de la señal).