Entre los distintos procesos de degradación del hormigón, uno de los primordiales son las reacciones con los áridos, que pueden provocar expansiones. Una de ellas es la reacción álcali-sílice.
Las reacciones se pueden clasificar en 3 categorías, dependiendo del tipo de árido:
- Ataque sulfático.
- Reacciones álcali – carbonato (ACR).
- Reacciones álcali – sílice (ASR).
En este artículo, vamos a abordar con mayor profundidad la reacción álcali-sílice.
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Reacción Álcali-Sílice (RAS): ¿Qué es?
La reacción álcali-sílice constituye una reacción expansiva que se produce en el hormigón entre los álcalis del cemento y minerales considerados como reactivos.
Esta reacción puede provocar la fisuración, expansión y destrucción del hormigón, y se manifiesta varios años después de terminar la obra.
Una vez la reacción ha comenzado, hay muy pocas alternativas para impedir o frenar su avance y las soluciones de rehabilitación que existen hoy en día son muy caros.
Suele aparecen en obras de hormigón que se encuentren en ambientes con mucha humedad, superior al 80%.
Además, en muy cortos períodos de tiempo pueden dejar “fuera de servicio” cualquier infraestructura, de modo que necesite una reparación urgente. Por supuesto, esto disminuye su vida útil.
“La reacción álcali-sílice es la más estudiada y habitual de las reacciones álcali-árido.”
La reacción álcali-sílice (ASR) fue identificada por primera vez a finales de la década de 1930 como una forma de deterioro del hormigón.
Factores que afectan a la reacción álcali-sílice
Estos son los factores que influyen para que se produzca una reacción álcali-sílice:
- Temperatura.
- Humedad ambiental.
- Propiedad de los materiales (composición y granulometría de los áridos; del cemento, etc.).
Para que una reacción álcali-sílice llegue a tener efectos perjudiciales sobre el hormigón, han de darse 2 situaciones:
- Contenido alto de álcalis en el hormigón, que reacciones con los agregados.
- Presencia, en proporciones críticas, de minerales reactivos y rocas en los agregados con los álcalis.
La humedad, principal motivante de las reacciones álcali-sílices
La humedad es un elemento imprescindible en la ecuación para que se produzca esta patología.
Es por ello por lo que la reacción álcali-sílice está muy asociada habitualmente a obras hidráulicas, dada la exposición al agua que tienen estas infraestructuras y son más proclives a sufrir deterioros.
No obstante, también deben darse el conjunto de factores mencionados anteriormente.
En España hay muchas obras hidráulicas que han sufrido daños como consecuencia de la reacción álcali-sílice. Además, los costes de conservación de estas infraestructuras son muy elevados.
Para impedir el desarrollo de reacciones de tipo álcali-sílice en construcciones del futuro, es fundamental contar con una metodología que posibilite, de manera rápida, fácil y segura, diferenciar áridos inocuos y reactivos.
Causas químicas de la degradación del hormigón
La durabilidad del hormigón puede estar condicionada tanto por factores químicos como físicos.
A continuación, os enumeramos los químicos:
- Reacciones expansivas internas.
- Corrosión de la armadura.
- Ataque bioquímico
- Ataque por medios ácidos o agua dulce.
- Ataque por sulfatos.
- Ataque por agua de mar.
Síntomas que indican que se está produciendo una reacción álcali-sílice
Los síntomas más habituales de la RAS en las estructuras afectadas incluyen:
- Dificultad de funcionamiento (ejemplo: atasco en las compuertas de las presas).
- Cierre de juntas o desprendimiento/aplastamiento del hormigón alrededor de las juntas.
- Decoloración alrededor de las grietas.
- Agrietamientos.
Medidas para prevenir una reacción álcali-sílice
Las acciones que se pueden ejercer sobre el cemento para prevenir una posible reacción álcali-sílice, consisten principalmente en:
- Reducir el contenido de álcalis totales a un máximo de 0,60% cuando utilicemos cemento Portland.
- Utilizar un cementante secundario que reduzca la expansión reactiva. Puede incorporarse al hormigón de forma separada al cemento Portland o integrado en él. Hay que reducir los áridos reactivos.
Para lograr que no se dé una reacción álcali-sílice es fundamental estudiar los agregados, reciclados o naturales, a emplear en la composición del concreto. Si fuesen reactivos, debemos buscar soluciones para reducir los efectos de la reacción o evitarla.
¿Existen soluciones eficaces contra la reacción álcali-sílice?
Con toda probabilidad, no existe problema relacionado con el hormigón para el cual se hayan realizado tantos métodos de ensayo, como con la reacción álcali-sílice.
La investigación sobre una solución, que posibilite predecir con rapidez y acierto las reacciones álcali-sílice ha mantenido “ocupados” a muchos investigadores de todo el mundo durante muchos años.
Esto permite explicar los muchos métodos existentes que hay para evaluar las reacciones álcali-sílices.
Sin embargo, en los últimos años, ha aparecido una nueva tecnología que da esperanzas en la lucha frente a esta reacción que tanto daño provoca sobre las estructuras: el litio.
Historia del uso del litio para impedir la RAS
En 1951, los científicos Caldwell y McCoy publicaron un estudio en el que mostraban que, mediante la incorporación de compuestos de litio en morteros, se podría controlar una reacción álcali-sílice, siempre y cuando el litio estuviese presente en la cantidad idónea.
A pesar de que en los siguientes 40 años se hicieron poco estudios para analizar la viabilidad de este estudio, se ha renovado el interés por usar el litio como aditivo.
La cantidad necesaria de litio para evitar la expansión depende de la cantidad de álcalis en el hormigón, la naturaleza del reactivo y la forma de litio.
Muchos estudios han probado que la expansión del hormigón frente a un agregado viene determinada por la cantidad de litio en relación con la cantidad de sodio más potasio en el mortero.
Los datos de Caldwell y McCoy mostraron que la expansión se reducía en gran medida si la relación entre litio y sodio más potasio era igual o mayor que 0,74, lo que se ha convertido en la “dosis media” para controlar la RAS en el hormigón.
Efecto del litio en las propiedades del hormigón
El uso de litio para controlar eficazmente la expansión provocada por la RAS no tiene efectos adversos o perjudiciales sobre el hormigón endurecido. Es más, puede mejorar ligeramente su trabajabilidad.
Recomendaciones para tratar estructuras afectadas por la RAS con litio
Sin embargo, antes de tratar estructuras afectadas con litio, debe efectuarse una investigación que determine:
- La causa principal del daño es la reacción álcali-sílice. El litio no puede corregir otros procesos de deterioro como la reacción álcali-carbonato, la corrosión de acero incrustado o la congelación.
- Existe el riesgo de que se produzcan más daños y expansiones debido a la RAS.
Es muy importante destacar que el litio NO REPARA los daños ya producidos.
“Dado que la efectividad de los tratamientos con litio no se ha aclarado al 100%, se siguen haciendo pruebas y seguimientos para determinar si puede ser un buen método para impedir la RAS.”
Conclusión
¿Pensabas que el hormigón era indestructible? Sentimos comunicarte lo contrario, pero no. El hormigón puede verse afectado por muchos factores y la reacción álcali-sílice es uno de ellos, que provoca la fisuración, expansión y destrucción de éste.
Aparece en obras dónde hay mucha humedad y, si no nos damos cuenta, pueden dejar la construcción totalmente inoperable. Una pena, ¿verdad? Lo sabemos: queréis una solución.
Sin embargo, no traemos buenas noticias. Una vez se ha producida la reacción, es muy difícil pararla, por lo que el mejor remedio es la prevención.
Hoy en día, existen dos métodos: disminuir el contenido de álcalis totales o usar cementantes secundarios que disminuyan la expansión reactiva.
Y, en el caso de que las estructuras ya se hayan visto afectadas, existen dos métodos prácticos para abordar la causa de los daños y conseguir retrasar o prevenir una mayor reacción:
- Secar la estructura y el material, es decir, secar el hormigón para eliminar la humedad.
- Cambiar la naturaleza de la reacción introduciendo compuestos de litio.
El litio se ha utilizado con éxito para disminuir la humedad en pilares de hormigón afectado por la RAS, ya que lo convierte en hidrofóbico y evita la entrada de agua líquida en el hormigón.
- Aprende más sobre el silicato de litio.
Referencias
Estas son algunas de las referencias bibliográficas a las que se ha recurrido para la elaboración del artículo:
- upcommons.upc.edu
- dialnet.unirioja.es
- scielo.conicyt.cl
- hormigonespecial.com
- oa.upm.es/
