Por Carlos A. Milanesi
Gerente de Promoción y Asistencia Técnica Cementos Avellaneda S. A., Secretario Subcomité de
Hormigones y sus Aplicaciones del IRAM (cam@cavellaneda.com.ar)
Ya sobre el fin del verano de este año, un productor de hormigón elaborado me llama para solicitar asesoramiento técnico para investigar las posibles causas de la baja resistencia de un hormigón H-30, cuyo nivel resistente se ubicaba un 30 % por debajo del nivel esperado.
Durante la primera comunicación telefónica mantenida con el productor, la responsabilidad de este inconveniente era atribuida a la Inspección, encargada del moldeo de las probetas, al observar que la textura superficial de las mismas era deficiente. En la fotografía 1-A se muestra el aspecto típico de las probetas moldeadas en obra, según la información fotográfica
suministrada por el productor.
Con el propósito de indagar las posibles causas de este inconveniente, se acordó con el productor abordar esta problemática de la siguiente manera:
a) Verificación de la fórmula de obra en laboratorio. Como primera medida, se tomaron muestras de los materiales componentes del hormigón (agregados, cemento y aditivos) y se preparó un pastón, a escala de laboratorio, con el fin de evaluar el desempeño global de la fórmula de obra.
b) Ensayo interlaboratorios de probetas. Paralelamente, un técnico de nuestra empresa, ajeno al tándem “productor + usuario”, visitó la obra y se encargó de moldear probetas gemelas, para ensayarlas en distintos laboratorios, con el propósito de indagar la posible existencia de errores en los procedimientos de ensayo (muestreo, estacionamiento de las probetas en obra, transporte, curado en laboratorio, encabezado y ensayo).
Los resultados obtenidos en la etapa “a” (verificación de la fórmula de obra), indicaron que la demanda de agua del hormigón, su contenido de aire y la resistencia alcanzada por la fórmula de obra (≈ 38 MPa a 28 días) eran adecuados. Lo expuesto, permitió descartar la influencia de factores que estuvieran asociados a los materiales componentes e incidieran de manera
negativa sobre la relación agua/cemento (agregados constituidos por partículas de forma, granulometría o limpieza inadecuadas, problemas de compatibilidad aditivo-cemento, etc.).
Durante la visita a obra (etapa “b”), algo llamó la atención de técnico. Al momento del moldeo de las probetas, burbujas de aire se desprendían de la masa del hormigón; algunas en la zona de contacto entre éste y el molde y otras, desde el interior de la mezcla (fotografía 2-A). Como algunos de estos moldes se desarmaban al compactar las probetas con la masa de goma, estas
burbujas fueron atribuidas, en un primer instante, al armado incorrecto del molde (pérdida de pasta a través de las juntas debido a la falta de ajuste de las tuercas de sujeción). A poco tiempo de andar, sin embargo, nos dimos cuenta que esas burbujas no eran otra cosa que el resultado de una reacción química entre el molde (eran de aluminio!) y el hormigón.
Como es sabido, el aluminio puede reaccionar con los iones OH–, presentes en el líquido contenido en los poros del hormigón, y producir burbujas de gas hidrógeno (H2). Una de las posibles reacciones involucradas, en forma simplificada, podría resumirse como sigue:
2 Al + 2 Ca2+ + 4 OH– + 6 H2O → 2 CaAl(OH)5 + 3 H2
Los productos de reacción formados por esta reacción química explican la textura observada sobre la superficie lateral de las probetas moldeadas en obra (fotografía 1-A).
En ciertas aplicaciones, la formación de estas burbujas de H2 es aprovechada en la fabricación de piezas de hormigón liviano (1), introduciendo polvo de aluminio en la mezcla. Un efecto, no deseado, de esta reacción, se produce cuando el Al es utilizado en la fabricación de encofrados verticales. En estos casos, las burbujas de gas, al ser más livianas que las burbujas de aire
atrapado por defectos de compactación, tienden a migrar hacia la zona superior del hormigón, formando lo que se ha dado en llamar el “camino del gusano” (worm-like trail) (fotografía 3).
En las fotografías 1 y 2 se observa, claramente, este efecto en las probetas. Cuando las burbujas escapan entre el molde y el hormigón, no es de esperar efectos particularmente adversos en la resistencia. Sin embargo, cuando las burbujas se introducen
dentro de la masa del hormigón, la resistencia cae y también aumenta la dispersión entre probetas, ya que se trata de un fenómeno aleatorio.
Aprovechando esta experiencia, se elevó al IRAM una propuesta de modificación de las normas IRAM 1524 y 1534 (5, 6), para ponerla a consideración del Subcomité de Hormigones y sus Aplicaciones, para su correspondiente tratamiento. Si bien ambas normas establecen que el material empleado en la fabricación de los moldes “no debe reaccionar con el cemento”, se propuso incorporar una nota informativa, como lo hace la norma ASTM C470 (7), que exprese, de manera clara, que algunas aleaciones de aluminio o magnesio pueden reaccionar con el líquido contenido en los poros del hormigón y, por ende, su empleo no es recomendable.
entre el Al y el hormigón (el “camino del gusano”, worm-like trail) (Refer. 4)
Además de la reacción química descripta precedentemente, que ocurre en el estado fresco, el aluminio también puede corroerse y fisurar el hormigón, especialmente si está en contacto con el acero y la solución de poros posee un elevado contenido de cloruros o álcalis (2).
En resumen, que el aluminio y el hormigón no se llevan bien no es ninguna novedad, sólo es necesario prever algunas medidas para que esta relación no se rompa.
Referencias
1) ACI Committee 523 (2015), Guide for Design and Construction with Autoclaved Aerated Concrete Panels, ACI 523.4R-09
2) ACI Committee 201 (2015), Guide to durable concrete, ACI 201.2R-08
3) http://cfawalls.org/concretefacts/2018/06/19/dealing-with-the-reactivity-of-aluminumforms-and-concrete/
4) https://www.concreteconstruction.net/concrete-production-precast/how-does-contactwith-aluminum-affect-concrete_o
5) IRAM (2015), Hormigón de cemento. Preparación y curado en obra de probetas paraensayos de compresión y de tracción por compresión diametral, Norma Argentina IRAM 1524
6) IRAM (2004), Hormigón. Preparación y curado de probetas en laboratorio para ensayos de compresión y de tracción por compresión diametral, Norma Argentina IRAM 1534
7) ASTM (2017), Standard Specification for Molds for Forming Concrete Test Cylinders Vertically, ASTM C470/C470M-15, ASTM International, BOS Vol. 04-02, Concrete and Aggregates