CAPÍTULO III ENSAYO DE INMERSIÓN EN SULFATO DE MAGNESIO

Capítulo III Ensayo de Inmersión en Sulfato de Magnesio

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CAPÍTULO III

ENSAYO DE INMERSIÓN EN SULFATO DE MAGNESIO

3.1 Elaboración de probetas de mortero con adiciones de Nanosílice.

3.1.1 Confección de moldajes.

3.1.1.1 Materiales.

Los materiales utilizados fueron los siguientes:

- Tubería de pvc de diámetro 25 mm.

- Tapas de pvc de diámetro 40 mm.

- Adhesivo para pvc.

- Lija.

- Esmeril.

- Sierra.

- Marcadores.

3.1.1.2 Características.

Se fabricaron 64 moldes con forma cilíndrica con una altura de 1.8 cm y diámetro de 2.5

cm. Se trabajó con tuberías de pvc y tapas del mismo material. Se marcaron en la

tubería las alturas necesarias para los moldes y se cortaron con ayuda de una sierra,

luego los discos obtenidos se adhirieron a las tapas de pvc que servirían de base.

3.1.2 Fabricación del mortero.

3.1.2.1 Materiales.

Los materiales utilizados fueron los siguientes:

- Cemento Melón Especial.

- Arena.

- Agua.

- Aditivo Gaia Nanosílice.


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- Recipientes.

- Balanza de precisión.

- Pipeta.

- Probeta graduada.

3.1.2.2 Características de materiales usados en la elaboración del mortero.

El mortero un material que viene empleándose en las construcciones desde tiempos

muy remotos, para su fabricación se utiliza un árido, pasta de cemento y eventualmente

aditivos o adiciones.

Para un buen comportamiento en sus funciones participa sólo un árido fino,

generalmente de tamaño máximo igual o inferior a 5mm.

• Cemento

Para la elaboración de los discos se utilizó Cemento Melón Especial el cual está

formado por clinker, puzolana y yeso. Por su composición se clasifica como cemento

puzolánico grado corriente de acuerdo con la Norma NCh 148 Of. 68 y por sus

características se cataloga como “HS” (High Sulfate Resistance) según la Norma ASTM

C-1157.

• Áridos

Tal como se señaló anteriormente los morteros están compuestos por un solo árido fino

o arena, de tamaño máximo no superior a 5mm, las características del árido influyen

significativamente en las características del mortero y, en consecuencia, dependen en

forma importante de la función que vaya a desempeñar el mortero.

Para su buena integración en el hormigón los áridos deben satisfacer todos los

requerimientos exigidos en la norma Nch163 Of 79.

• Agua de amasado

Tiene la función de participar en las reacciones de hidratación del cemento además de

darle la trabajabilidad y fluidez necesaria. La cantidad de agua debe limitarse, ya que un

exceso de agua produce una mayor porosidad en el hormigón.

En la fabricación de las probetas se utilizó agua potable, la cual se usa normalmente

por su bajo contenido de sales y por cumplir con los requisitos de la NCh 1498 Of 82.


55

La cantidad adicionada de agua se especificó mediante la dosificación correspondiente

tanto para razón A/C 0.55 como para A/C 0.65.

• Aditivo

Los aditivos son aquellos productos que introducidos a morteros y hormigones, en

pequeñas proporciones en el momento de su fabricación, permiten mejorar o modificar

sus propiedades en una forma susceptible de ser prevista y controlada. En la

elaboración de las probetas de mortero se utilizó como único aditivo Gaia Nanosílice,

con adiciones de 0%, 0.5%, 1% y 1.5% en relación a la dosis de cemento.

3.1.3 Resultados de Ensayos Normalizados de áridos para la fabricación de morteros.

Se realizaron los siguientes ensayos a la arena que se utilizó en la confección de las

probetas de mortero, los cuales están especificados según la normativa nacional como

ensayos obligatorios:

- Granulometría y cálculo de módulo de finura.(NCh 165 Of.77)

- Determinación colorimétrica de la presencia de impurezas orgánicas en las

arenas para hormigones. (NCh 166 Of.77)

- Porcentaje de material fino menor a 0.080mm (NCh 1223 Of.77)

- Densidades y absorción de agua (NCh 1239 Of.77)

3.1.3.1 Granulometría.

Se realizó el ensayo de acuerdo a lo establecido en la NCh 165 Of 77 y cuyo

procedimiento se detalla en el Anexo A.

Tabla 3.1 : Resultados de granulometría de la arena ensayada.

Fuente: Elaboración propia.

Malla

Peso Retenido (grs)

% Retenido

% Retenido Acumulado

% Que pasa

10mm 0 0 0 100 Nº4 (5mm) 14.3 1.46 1.46 98.54

Nº8 (2.5mm) 18.9 1.93 3.39 96.61

Nº16 (1.25mm) 43

4.4 7.79 92.21

Nº30 (0.63mm) 264.4 27.03 34.82 65.18

Nº50 (0.315mm) 534.3 54.62 89.44 10.56

Nº100 (0.16mm) 90.9 9.3 98.74 1.26

Nº200 (0.08mm) 10.3 1.05 99.79 0.21

Bajo Nº 200 2.1 0.21 100 0

Masa total 978.2


56

3.1.3.2 Cálculo de Módulo de Finura.

- Como se trata de arena y pasa menos de un 100% en malla Nº 4:

4º...%

.%6

NMallaenQuePasa

PasaQueMF ∑−=

( )

3.254.98

26.156.1018.6521.9261.9654.986 =+++++−=MF

Tabla 3.2: Tipos granulométricos de arena.

Tamices (mm)

% Acumulado que pasa arena media o

normal

% Acumulado que pasa arena fina

10 100 100

5 95-100 90-100

2.5 80-100 85-100

1.25 50-85 70-90

0.630 25-60 60-80

0.315 10-30 37-50

0.160 2-10 12-20

MF máx. 2.15 2.46

MF mín. 3.38 3.60

Fuente: INN.

Comparando los resultados de la granulometría obtenida en el ensayo con la de la tabla

anterior se puede concluir que la arena es de tipo normal con ciertos rasgos de fina.


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3.1.3.3 Determinación colorimétrica de la presencia de impurezas orgánicas en las

arenas para hormigones.

Se realizó el ensayo siguiendo todos los pasos que indica la NCh 166 Of.77 y cuyo


La arena sometida a este ensayo se clasificó en el Nivel 2 con respecto a la tabla de

colores patrones, ya que el color de la solución resultó un tono amarillo claro, lo que

significa que tiene un escaso contenido de materia orgánica y cumple con el requisito

señalado en la NCh 163.

A pesar de eso cabe señalar que la arena se sometió posteriormente a procesos de

lavado hasta lograr un color de agua nítido, para así reducir al mínimo el contenido de

materia orgánica.

Figura 3.1: Características del patrón de color. (Fuente: Elaboración propia)

3.1.3.4 Porcentaje de material fino menor a 0.080mm.

Se llevó a cabo el presente ensayo de acuerdo a lo establecido en la NCh 1223 Of.77 y

cuyo procedimiento se detalla en el Anexo A.

Se calculó el contenido de finos mediante la siguiente presente expresión:

(%)100⋅−=B

CBA

Límite Límite Máx.


58

Donde:

A= Contenido de material fino inferior a 0.080 mm (%)

B= Masa inicial de la muestra de ensayo seca (grs.)

C= Masa de la muestra de ensayo lavada y seca (grs.)

(%).

..% 100

6990

699041013 ⋅−=finos

Porcentaje de finos = 2.3 %

Lo cual cumple con el valor establecido en la NCh 163, donde se señala como límite de

aceptación para el caso de la arena y para todo tipo de hormigón un 5 % de material

fino menor a 0.08 mm.

3.1.3.5 Determinación de densidades y absorción de agua.

Se ejecutó el ensayo siguiendo todos los pasos que indica la NCh 1239 Of.77 y cuyo


Las densidades real y neta de los áridos permiten conocer sus volúmenes compactos

con el fin de dosificar morteros y hormigones y la absorción está íntimamente vinculada

con la porosidad interna de los granos de árido y con la permeabilidad de los morteros y

hormigones.

Se calcularon las densidades y absorción de agua utilizando la siguiente simbología y

fórmulas:

=ρ Densidad

ms = Masa de la muestra seca, g.

msss= Masa de la muestra saturada superficialmente seca, g.

Ma = Masa del matraz con agua hasta la marca de calibración, g.

Mm = Masa del matraz con la muestra más agua hasta la marca de calibración, g.

Los valores a utilizar son:

ms = 123.434 g.

msss = 125.245 g.

Ma = 661.170 g.

Mm = 738.550 g.


59

Densidad real del árido saturado superficialmente seco )( Rsssρ :

31000 mkgMmmsssMa

msssRsss /⋅

−+=ρ

36326161000550738245125170661

245125mKgRsss /.

.... =⋅

−+=ρ

Densidad real del árido seco )( Rsρ :

31000 mkgMmmsssMa

msRs /⋅

−+=ρ

3825781000550738245125170661

434123mkgRs /.

.... =⋅

−+=ρ

Densidad neta )( Nρ :

31000 mkgMnmsMa

msN /⋅

−+=ρ

3226801000550738434123170661

434123mkgN /.

.... =⋅

−+=ρ

Absorción de agua )(α :

%100⋅−=ms

msmsssα

%..

..471100

434123

434123245125 =⋅−=α

Como se señaló anteriormente las densidades reales y neta, se calculan con la finalidad

de realizar la dosificación del mortero, en cuanto a la absorción su valor límite

especificado en NCh 163 es de 3% para el caso de la arena, por lo tanto el valor

obtenido de absorción del árido en el ensayo cumple satisfactoriamente con este

requisito.


60

3.1.4 Dosificación de morteros.

� Para razón agua-cemento 0.55:

Datos

Tamaño máximo arena = 5 mm

Módulo de finura = 2.3

% de adición cal = 0

Fluidez requerida = media

Tabla 3.3: Determinación de la dosis de agua y aire ( 3m/l ) del mortero.

Fuente: Instituto Chileno del Cemento y del Hormigón.

- De la tabla anterior se obtiene que:

Dosis de agua = 314 3m/l (mediante interpolación)

Dosis de aire = 30 3m/l

- Cálculo de dosis de cemento:

Como 8181550 .A/C.C/A =⇒=

Por lo tanto C= 1.818· (30 + 314)= 625 3m/Kg

Dosis de cemento= 625 3m/Kg

Arena tamaño máximo 5mm

MF= 2.70 MF=2.20

% de cal < 25 < 25

Fluidez Dosis de agua ( 3m/l )

290 320

Dosis de aire ( 3m/l )

media

30 30


61

- Cálculo de dosis de arena:

−−−⋅=PcC

HAPfF 1000

Donde:

F= Dosis de arena por 3m de mortero [Kg].

A= Dosis de agua libre por 3m de mortero [l].

H= Contenido de aire por 3m de mortero [l].

Pf= Peso específico real de la arena [Kg/l].

Pc= Peso específico real del cemento [Kg/l].

Pf = 2.65 Kg/l

Pc = 3.00 Kg/l

A = 314 3m/l

H = 30 3m/l

C = 625 3m/Kg

11863

625303141000652 =

−−−⋅= .F 3m/Kg

En resumen la dosificación para 1 3m de mortero A/C 0.55 es:

Cemento = 625 kg.

Agua = 314 l

Arena = 1186 Kg

� Para razón agua-cemento 0.65:

Datos

Tamaño máximo arena = 5 mm

Módulo de finura = 2.3

% de adición cal = 0

Fluidez requerida = media


62

De la tabla 3.3 se obtuvo:

Dosis de agua = 314 3m/l (mediante interpolación)

Dosis de aire = 30 3m/l

- Cálculo de dosis de cemento:

Como 5381650 .A/C.C/A =⇒=

Por lo tanto C= 1.538· (30 + 314)= 529 3m/Kg

Dosis de cemento= 529 3m/Kg

- Cálculo de dosis de arena:

−−−⋅=PcC

HAPfF 1000

Donde:

Pf = 2.65 Kg/l

Pc = 3.00 Kg/l

A = 314 3m/l

H = 30 3m/l

C = 529 3m/Kg

12713

529303141000652 =

−−−⋅= .F 3m/Kg

En resumen la dosificación para 1 3m de mortero A/C 0.55 es:

Cemento = 529 kg.

Agua = 314 l

Arena = 1271 Kg


63

3.1.4.1 Cantidades de mortero a elaborar.

Tabla 3.4: Dosificación para 8 probetas de mortero A/C 0.55.

Material Dosificación 1 3m Dosificación 200 cm3

Cemento 625 Kg 125 g

Agua 314 lt 62.8 cc

Arena 1186Kg 237.2 g

Fuente: Elaboración Propia.

Tabla 3.5: Dosificación para 8 probetas de mortero A/C 0.65.

Material Dosificación 1 3m Dosificación 200 cm3

Cemento 529 Kg 105.8g

Agua 314 lt 62.8 cc

Arena 1271Kg 254.2 g


Se confeccionaron 4 mezclas para razón A/C 0.55 y 4 para razón A/C 0.65, cabe

señalar que no se efectuó la corrección de la dosificación por contenido de humedad ya

que se trabajo con el material en estado seco.

3.1.4.2 Adiciones de Nanosílice.

A continuación se presentan las adiciones de Nanosílice en proporción al peso del

cemento, que fueron añadidas a cada una de las mezclas de 200 cm3 .

Tabla 3.6: Nanosílice adicionada. Identificación Mezcla Cantidad de probetas Adición de Nanosílice (g)

A/C 0.55 – 0% 8 0

A/C 0.55 – 0.5% 8 0.625

A/C 0.55 – 1% 8 1.25

A/C 0.55 – 1.5% 8 1.875

A/C 0.65 – 0% 8 0

A/C 0.65 – 0.5% 8 0.529

A/C 0.65 – 1% 8 1.058

A/C 0.65 – 1.5% 8 1.587



64

Se confeccionaron un total de 64 probetas, de las cuales se utilizarán 48 para ser

sumergidas en la solución de sulfato de magnesio y el resto serán muestras de control

no sometidas a ensayo. El detalle de su distribución es el siguiente:

Para razón A/C 0.55:

- 8 discos de mortero con 0% de adición de nanosílice.

- 8 discos de mortero con 0.5% de adición de nanosílice.



Para razón A/C 0.65:





Se trabajo con áridos secos por lo tanto no fue necesario hacer la corrección por

humedad a la dosificación

Se procedió a pesar el nanosílice, el que por las pequeñas cantidades a adicionar, se

requirió ayuda de pipeta para hacer más exacta la medición en una balanza de

precisión.

Los porcentajes de nanosílice utilizados, se escogieron en base a los resultados de

investigaciones precedentes, en las que se ha encontrado que el rango entre 0.5 y 1.5

% es el más efectivo.

Figuras 3.2 y 3.3: Medición de cantidad de Nanosílice a utilizar. (Fuente: Elaboración propia)


65

Quedando registradas las 6 mediciones, (ya que a 2 grupos de probetas no se les

adiciona nanosílice), con su respectiva denominación.

Figura 3.4 : Identificación de cantidades de Nanosílice. (Fuente: Elaboración propia)

También se pesaron las dosis de cemento y arena a utilizar, separadas en 8 recipientes

cada una, debidamente identificados.

Figuras 3.5 y 3.6: Medición de cantidad de cemento y arena a utilizar. (Fuente: Elaboración propia)

Se midieron las cantidades de agua a añadir con ayuda de una probeta graduada, una

vez registrada el agua para cada mezcla se le añadió el aditivo líquido- viscoso Gaia

Nanosílice. Para luego proceder a efectuar las 8 mezclas necesarias, se aceitaron los

moldes para facilitar el desmolde a los 28 días.

Figura 3.7: Probetas aceitadas para facilitar el desmolde. (Fuente: Elaboración propia).


66

Posteriormente se rellenaron los moldes, dando pequeños golpecitos para asegurar su

total relleno, buena compacidad y disminución de poros, cabe destacar que para las

probetas con adición de nanosílice esto no era necesario ya que el mortero se

“colocaba solo”, luego se enrasaron con ayuda de una espátula.

Figura 3.8 : Llenado de moldes con mortero. (Fuente: Elaboración propia).

Una vez rellenados todos los moldes se mantuvieron cubiertos con una película

plástica, para luego ser sumergidos en un recipiente con agua, donde se conservaron

durante los 28 días correspondientes.

Figura 3.9: Total de probetas ya confeccionadas en sus respectivos moldes. (Fuente: Elaboración

propia).

Figura 3.10 : Tras los 28 días las probetas fueron desmoldadas. (Fuente: Elaboración propia).


67

Con el total de 64 probetas de mortero desmoldadas, 32 de ellas con razón A/C 0.55 y

las otras 32 con razón A/C 0.65, su utilización se resume en la siguiente tabla:

Tabla 3.7: Utilización de los 64 discos de morteros con adiciones de nanosílice.

Cantidad de probetas de mortero Utilización

24 probetas razón A/C 0.55 Ensayo de Inmersión en Sulfato de Magnesio.

24 probetas razón A/C 0.65 Ensayo de Inmersión en Sulfato de Magnesio.

8 probetas razón A/C 0.55 4 Probetas control (no sometidas a ensayo) y 4

probetas extras por precaución.

8 probetas razón A/C 0.65 4 Probetas control (no sometidas a ensayo) y 4

probetas extras por precaución.


3.2 Análisis de pérdida de material.

Una de las formas de medir la degradación o daño físico que ocasiona el Sulfato de

Magnesio en el hormigón, en esta investigación, será mediante la diferencia de peso de

las probetas, la cual se registrará comparando los valores de peso seco de los discos

de mortero una vez desmoldados y previo a someter a ensayo con los pesos secos

obtenidos luego de exponer las probetas al agente agresor.

3.2.1 Preparación de Solución.

3.2.1.1 Materiales.

- Agua des-ionizada.

- 20 grs de Sulfato de Magnesio (MgSO4)

- 2 Matraces aforados de dos litros cada uno.

- Varilla de vidrio.

- Balanza digital de precisión.

Marca: Swiss Quality

Modelo: Precisa 310M

Unidad de medida: gramos con exactitud de 3 decimales.

Capacidad máxima: 310 g.


68

3.2.1.2 Procedimiento.

Se preparó una solución con 20 grs de Sulfato de Magnesio en 4 litros de agua. La cual

corresponde a una concentración de 5000 ppm que generará una exposición del tipo

severa, según lo señala ACI (2001), además como se ha expuesto anteriormente el

Sulfato de Magnesio es el tipo de sulfato que provoca un mayor daño al concreto, con lo

que se obtiene un agente químico agresor que genera un daño considerable, y a esto

se añade una solución cuya concentración es calificada como severa, en cuanto a

ataque a hormigón se refiere.

3.2.2 Determinación peso seco de probetas previo a Ensayo de Inmersión.

3.2.2.1 Materiales y equipos.

- Pinzas.

- Termómetro de precisión digital.

- Balanza digital de precisión.

Marca: Swiss Quality

Modelo: Precisa 310M

Unidad de medida: gramos con exactitud de 3 decimales.


- Balanza detectora de humedad.

Marca: OHAUS.

Modelo: 6010 H

Unidad de medida: gramos.



69

3.2.2.2 Procedimiento.

Una vez desmoldadas las probetas de mortero se sometieron a un proceso de secado,

para lo cual se utilizó una balanza detectora de humedad, instrumento que permite

liberar el contenido de agua mediante evaporación y que cuenta con un cronómetro en

unidades de minutos y un regulador para distintos niveles de temperatura.

Las probetas se secaron en grupos de seis, según su relación de agua/cemento y su

porcentaje de adición de nanosílice, durante los siguientes intervalos de tiempo:

00 =t

min301 =t min301 =∆t







Después de cumplirse cada intervalo de tiempo, se procedió a pesar las probetas en

una balanza de precisión, registrando cada vez los pesos obtenidos, destacando su

continua disminución hasta llegar a un peso constante (igual registro al menos en 3

pesajes consecutivos), que corresponde al peso seco, ya que presentan un 0% de

humedad.

Cabe señalar que se debió usar balaza de precisión, ya que la balanza detectora de

humedad tiene como máxima posibilidad de registro los 10 grs. y todas las probetas

superaban los 20 grs. de peso.

Las tablas con los registros de pesos secos de los discos de mortero previo a

someterse a Ensayo de Inmersión, se encuentran en el Anexo B punto a).


70

3.2.3 Inmersión de probetas en solución de Sulfato de Magnesio.

3.2.3.1 Materiales.

- Solución de Sulfato de Magnesio (concentración 5000ppm).

- 12 recipientes plásticos transparentes, con tapa y de dimensiones

13cmx13cmx5cm.

- Marcadores.

3.2.3.2 Metodología.

Tal como se señaló anteriormente, de los 64 discos de mortero confeccionados, se

sometieron a Ensayo de Inmersión un total de 48, de los cuales 24 corresponden a

razón A/C 0.55 y los otros 24 discos a razón A/C 0.65.

Se dispuso de un total de 12 recipientes, utilizando seis de ellos para sumergir las

probetas con razón A/C 0.55 y seis para las de razón A/C 0.65, cada uno de ellos tiene

un volumen de 845 cm3, del cual se ocuparon 330 cm3 con solución de Sulfato de

Magnesio, con lo que se cubrió en su totalidad a las cuatro probetas contenidas en su

interior.

Su distribución y contenido (cada uno alberga cuatro probetas con adición de nanosílice

0%, 0.5%, 1% y 1.5%) se representa en la siguiente figura:

Figura 3.11 : Esquema de distribución de recipientes y muestras. (Fuente: Elaboración propia).


71

Tabla 3.8: Cantidad de días correspondientes a cada tiempo de extracción.

Tiempo de Extracción Días de ensayo

T1 7

T2 14

T3 21

T4 28

T5 35

T6 42


Los tiempos señalados en la tabla, se escogieron en base al criterio de generar

intervalos más cortos de medición, que los que se utilizaron en el trabajo de

investigación realizado anteriormente en un medio de Sulfato de Sodio, para así poder

obtener un mejor seguimiento del comportamiento de las probetas de mortero con

distintas adiciones de nanosílice y lograr de esta manera curvas más discretizadas de

diferencia de peso versus tiempo.

Tabla 3.9: Tiempos utilizados en Análisis de probetas de mortero con adiciones de

Nanosílice, en un medio de Sulfato de Sodio.

Tiempo Días

TI 13

TII 26

TIII 39

Fuente: Aguilar (2007).

Cada recipiente se identificó debidamente con la razón agua-cemento de las probetas

que contenía y con el tiempo de extracción de los discos de mortero (T1 a T6), además

se marcó el nivel alcanzado por la solución, como una forma de detectar evaporación si

es que se presentase.


72

Figuras 3.12 y 3.13: Uno de los recipientes utilizados con su respectiva identificación. (Fuente:

Elaboración propia).

3.2.4 Determinación peso seco de probetas posterior a Ensayo de Inmersión.

Una vez transcurridos los primeros 7 días de sumersión de los discos de mortero en la

solución de Sulfato de Magnesio, se procedió a extraer las probetas correspondientes al

tiempo T1, tanto las de razón A/C 0.55 como las A/C 0.65.

Luego se procedió a secar los discos en la balanza detectora de humedad, en grupos

de ocho, correctamente ordenados e identificados.

Figura 3.14: Secado de probetas en balanza detectora de humedad. (Fuente: Elaboración propia).


73

Cada ciertos intervalos de tiempo, se registraba el peso de las muestras en la balanza

de la presición, hasta obtener un peso seco final.

Figura 3.15: Registro de peso seco de probetas posterior a Ensayo de Inmersión. (Fuente: Elaboración

propia).

Y finalmente por diferencia de pesaje entre los valores finales y los de peso seco antes

de someter a Ensayo de Inmersión, se obtuvo la pérdida de material, la cual para un

mejor tratamiento de la información se expresa en porcentaje.

Este procedimiento se repitió para los 5 tiempos restantes y el registro de los valores

obtenidos de disminución de material se encuentra en el Anexo B.b).


74

3.2.5 Resultados obtenidos del Ensayo de Inmersión en Sulfato de Magnesio.

3.2.5.1 Con respecto a las probetas que no fueron sometidas a Ensayo (T0).

Pérdida de Masa de probetas de mortero con Adición de Nanosílice: Mediante los

siguientes gráficos y sus respectivos análisis en relación al porcentaje de adición de

Nanosílice y al tiempo en que se mantuvieron las probetas en la solución de Sulfato de

Magnesio (T1 a T6), se dan a conocer los resultados obtenidos haciendo relación en

primera instancia con los valores de los pesos registrados de las probetas antes de ser

sometidas al ataque químico.

Gráfico 3.1: Gráfico Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (anterior a ensayo de inmersión) y

T1 (correspondiente a 7 días de ensayo).

Diferencia de peso seco entre probetas T0 y T1

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0 0.5 1 1.5

Adición de Nanosílice (%)

Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (%

)

A/C 0.55

A/C 0.65





0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.5 1 1.5

Adicioón de Nanosílice (%)

Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65



75




0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65





0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.5 1 1.5


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65



76



Diferencia de peso seco entre T0 y T5

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.5 1 1.5


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65




Diferencia de peso seco entre T0 y T6

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.5 1 1.5


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65

Fuente: Elaboración propia


77

3.2.5.2 Comparación de Resultado con respecto a la razón agua/cemento.

Según la razón de agua-cemento utilizada se obtuvieron los siguientes gráficos:

Gráfico 3.7: Gráfico comparación de resultados para A/C 0.55 en relación a la Diferencia de

Peso seco (%) para todos los tiempos desde T1 a T6.

Comparación de resultados obtenidos para A/C 0.55

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.5 1 1.5


Dis

min

ució

n d

e pe

so s

eco

de

sde

T1

a T

6 (%

)

A/C 0.55 - T1

A/C 0.55 - T2

A/C 0.55 - T3

A/C 0.55 - T4

A/C 0.55 - T5

A/C 0.55 - T6


Gráfico 3.8: Gráfico comparación de resultados para A/C 0.65 en relación a la Diferencia de

Peso seco (%) para todos los tiempos desde T1 a T6.

Comparación de resultados obtenidos para A/C 0.65

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.5 1 1.5Adición de Nanosílice (%)

Dis

min

ució

n de

pes

o se

co

de T

1 a

T6

(%) A/C 0.65 - T1

A/C 0.65 - T2

A/C 0.65 - T3

A/C 0.65 - T4

A/C 0.65 - T5

A/C 0.65 - T6



78

3.2.5.3 En relación a la adición de Nanosílice utilizada.

Según la adición de Nanosílice se obtuvieron dos curvas en función del tiempo,

resultando los siguientes gráficos:

Gráfico 3.9: Gráfico comparación de resultados para 0% de adición de Nanosílice en relación a

las razones de agua-cemento utilizadas.

Disminución de peso seco de probetas con 0% adición de Nanosílice

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 7 14 21 28 35 42

Tiempo de ensayo de inmersión (días)

Dis

min

uci

ón

de p

eso

se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65


Gráfico 3.10: Gráfico comparación de resultados para 0.5% de adición de Nanosílice en

relación a las razones de agua-cemento utilizadas.

Disminución de peso seco de probetas con 0.5% adic ión de Nanosílice

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 7 14 21 28 35 42


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65



79

Gráfico 3.11: Gráfico comparación de resultados para 1 % de adición de Nanosílice en relación

a las razones de agua-cemento utilizadas.

Disminución de peso seco de probetas con 1% adición de Nanosílice

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 7 14 21 28 35 42


Dis

min

ució

n de

pes

o se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65


Gráfico 3.12: Gráfico comparación de resultados para 1.5 % de adición de Nanosílice en

relación a las razones de agua-cemento utilizadas.

Disminución de peso seco de probetas con 1.5% adici ón de Nanosílice

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 7 14 21 28 35 42


Dis

min

uci

ón

de p

eso

se

co (

%)

A/C 0.55

A/C 0.65



80

3.3 Análisis descriptivo y discusión de resultad os.

a) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (ant es de someter a ensayo) y

T1 (7 días):

Si se analiza el comportamiento de las probetas de mortero por tramos de

cada gráfico se obtiene lo siguiente:

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se obtiene una curva decreciente lo

que indica que la probeta sin adición de nanosílice ha perdido una mayor

cantidad de masa que la probeta con adición de 0.5%.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: Se presenta un tramo de curva

creciente, en el cual destaca la pérdida de masa que registra la probeta con 1%

de adición de nanosílice que es la probeta con más daño para este tiempo de

ensayo.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: En este intervalo final la curva decae

presentándose para la probeta con adición de 1.5% de nanosílice una perdida de

material muy similar a la de la probeta con 0.5% de adición del mismo.

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: El primer tramo de la curva es

creciente, presentándose para la probeta de mortero con 0.5% del producto la

mayor pérdida de masa para esta adición.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: La grafica se torna decreciente en

forma casi lineal, lo que representa que a mayor adición de nanosílice menor es

la pérdida de material, registrando para la adición de 1.5% de nanosílice el

menor daño, siendo esta muestra la que mejor resistió los primeros 7 días de

ataque químico del sulfato de magnesio.

Destaca el comportamiento irregular de la curva A/C 0.55, en contraste al de la

curva A/C 0.65 que a partir de la adición de 0.5% de nanosílice es más bien lineal.


81

b) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (ante s de someter a ensayo) y

T2 (14días):

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se observa una menor pérdida de

material en la probeta con 0.5% de adición de nanosílice en relación a la muestra

sin adición de nanosílice.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: La curva se torna creciente llegando a

su punto máximo para la muestra con 1% de adición de nanopartículas de sílice,

la cual presenta la mayor pérdida de material en esta adición.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: Hay un decaimiento de la curva,

concluyendo que la probeta con adición de 1.5% de nanosílice tuvo un menor

deterioro que la muestra sin adición del mismo,

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se observa un tramo decreciente,

presentándose en la muestra con 0.5% de adición de nanosílice la menor pérdida

de masa en toda la curva.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: La curva se torna creciente y se

observa una gran diferencia entre estos dos puntos, llegando a una pérdida de

masa dos veces mayor que para probeta con adición de 0.5% nanosílice.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: En este último intervalo la curva

aumenta levemente, resaltando la probeta con 1.5% de adición de nanosílice que

tiene el mayor daño para el tiempo de 14 días que se está analizando.

En resumen se puede señalar que todas las muestras de mortero con razón A/C 0.65

perdieron mayor cantidad de material que las correspondientes a A/C 0.55.


82

c) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (an tes de someter a ensayo) y

T3 (21 días):

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Hay un mínimo aumento de

pérdida de masa por parte de la probeta con 0.5% de adición de nanosílice con

respecto a la muestra sin adición.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: La curva se mantiene creciente,

llegando a una pérdida de masa superior al doble que para probeta con adición

de 0.5% nanosílice.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: Se presenta un fuerte decaimiento

llegando a la menor pérdida de material para la muestra con 1.5% de adición de

nanopartículas de sílice.

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: La curva crece paulatinamente,

observándose la menor pérdida de material para la muestra de mortero sin

nanosílice en su composición.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: En este tramo la curva mantiene un

crecimiento gradual, hasta alcanzar la mayor pérdida de masa que se registra en

este período de 21 días de ensayo para la probeta con 1% de adición de

nanosílice.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: La curva en este intervalo decae

levemente, llegando a ser casi constante, ya que se obtienen valores de

disminución de peso seco muy similares para ambos puntos.

Persiste el comportamiento irregular de la curva A/C 0.55, en contraste al de la curva

A/C 0.65 que a partir de la adición de 0.5% de nanosílice es creciente en toda su

extensión.


83

d) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (a ntes de someter a ensayo) y

T4 (28 días):

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se presenta una curva suave de

forma creciente, que alcanza en la muestra con 0.5% de adición de

nanopartículas de sílice, la mayor pérdida para esta razón agua-cemento.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: La curva se torna decreciente

cercana a la linealidad, para culminar en la probeta con 1.5% de adición de

nanosílice, que es la que presentó el menor daño durante todo el ensayo de

inmersión.

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se observa una mayor pérdida de

masa en la muestra que contiene un 0.5% de adición de nanopartículas de sílice

con respecto a la probeta sin nanosílice, existiendo una notoria diferencia entre

ambos puntos.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: Se presenta un decaimiento en la

curva, con un comportamiento similar al mismo tramo en A/C 0.55.

En resumen se puede señalar que todas las muestras de mortero A/C 0.65 perdieron

mayor cantidad de material que las correspondientes a A/C 0.55, además de que para

este tiempo se presentó la probeta con menos daño durante todo el ensayo.

e) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (ant es de someter a ensayo) y

T5 (35 días):

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se ve una leve diferencia,

revelando un mayor deterioro por parte de la probeta con 0.5% que en el caso

de la sin adición de nanosílice.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: Se aprecia un comportamiento

decreciente en este tramo y a partir de la muestra con 1% de adición de

nanosílice hay una tendencia de la curva a ser constante.


84

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se presenta una mayor pérdida

de material en la muestra que contiene un 0.5% de adición de nanopartículas en

relación a la muestra sin nanosílice.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: Desde 0.5% en adelante se aprecia

que hay disminución en la pérdida de masa a medida que aumenta el % de

nanosílice.

Para este tiempo se presentaron curvas de forma similar, siendo la gráfica de A/C

0.55 más suave en toda su extensión y con disminuciones de peso seco menores.

f) Diferencia de Peso seco (%) entre T0 (a ntes de someter a ensayo) y

T6 (42 días)

Para A/C 0.55:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Se ve un mayor deterioro en el

segundo punto, pero presentan valores muy cercanos.

- Entre 0.5% y 1% de adición de Nanosílice: La curva en este tramo decae,

observándose mayor pérdida de material por parte de la muestra con 0.5%

adición de nanosílice.

- Entre 1% y 1.5% de adición de Nanosílice: La curva incrementa sus valores

levemente, siendo la probeta con 1% de adición de nanopartículas de nanosílice

la menos dañada para este tiempo.

Para A/C 0.65:

- Entre 0% y 0.5% de adición de Nanosílice: Este tramo es notoriamente

creciente, en el que se presenta la probeta con mayor pérdida de material que se

registró en todo el ensayo de inmersión, que corresponde a la muestra con 0.5%

de adición de nanosílice.

- Entre 0.5% y 1.5% de adición de Nanosílice: La curva se torna decreciente a

partir del punto 0.5%, acentuándose en el tramo final.


85

Análisis de gráficos de cada adición de Nanosílice en relación a las razones de

agua-cemento utilizadas y en función del tiempo.

� 0% de adición de Nanosílice.

- Para A/C 0.55: La probeta sin adición que resulto más dañada se registró a los

14 días de ensayo, luego se observa un comportamiento irregular para culminar

con la menor pérdida de material a los 42 días.

- Para A/C 0.65: Se observa la tendencia de que a mayor tiempo de ensayo se

presenta una mayor pérdida de material.

� 0.5% de adición de Nanosílice.

- Para A/C 0.55: Presenta el máximo deterioro a los 28 días y luego disminuye el

daño.

- Para A/C 0.65: Al igual que las probetas sin adición se observa un mayor daño a

medida que aumenta el tiempo de inmersión en Sulfato de Magnesio,

presentándose a los 42 días la probeta más dañada.

� 1% de adición de Nanosílice.

- Para A/C 0.55: La situación cambia respecto a la adición anterior ya que la

máxima pérdida de peso se encuentra a los 21 días.

- Para A/C 0.65: Se registra un comportamiento creciente hasta los 28 días de

ensayo en que se observa el punto máximo de la cuerva, para luego decaer.

� 1.5 % de adición de Nanosílice.

- Para A/C 0.55: Se presenta una curva con valores notoriamente menores a los

presentados para esta razón de agua-cemento, encontrándose a los 28 días la

probeta que mejor resistió el ataque químico del Sulfato de Magnesio.

- Para A/C 0.65: Alrededor de los 17 días se observa el punto máximo, para luego

presentar un comportamiento decreciente hasta el final del ensayo.


86

Comparación de resultados para A/C 0.55

Se presenta un comportamiento irregular, el cual se presenta en la siguiente

clasificación de curvas por la similitud en la forma de su gráfico:

T1

T2 Comportamiento irregular con máxima pérdida

T3 de material para probetas con 1%.

T4

T5 Comportamiento decreciente a partir de 0.5%.

T6 Destaca el buen resultado obtenido con adición de 1.5%.

Comparación de resultados para A/C 0.65

En general, para las distintas adiciones se presentan valores mayores de pérdida de

material que para A/C 0.55.

Utilizando el mismo criterio de clasificación según la similitud en la forma de su gráfico

se obtiene:

T1

T4 En estos cuatro tiempos se presenta como la probeta más dañada

T5 la que contiene un 0.5% de Nanosílice y a partir de ese punto se

T6 presenta una curva decreciente en el resto de su extensión.

T2 Estos dos tiempos se diferencian del resto porque a partir de la

T3 adición de 0.5% su comportamiento es creciente para llegar a la

máxima pérdida en 1.5%.

Finalmente y una vez conocido el comportamiento de todas las probetas de mortero

con adiciones de Nanosílice, que fueron sometidas a la agresión química por parte de

Sulfato de Magnesio, se puede establecer cuales son las muestras que han resultado

con menor y mayor pérdida de material, lo que se presenta en la tabla siguiente,

señalando además sus respectivas razones agua/cemento, adición de Nanosílice,

tiempo que estuvieron sumergidas en solución atacante y el valor porcentual de su

disminución de peso.


87

Tabla 3.10: Resumen de resultados Ensayo de Inmersión.

Muestra Identificación Tiempo de Ensayo Disminución Peso

Muestra con Menor

pérdida de material

A/C 0.55 1.5% 28 días 0.06 %

Muestra con Mayor

pérdida de material

A/C 0.65 0.5% 42 días 0.985 %


3.4 Medición de pH.

3.4.1 Concepto de pH.

Se definen como ácidos aquellas sustancias que en solución acuosa son capaces de

producir por disociación átomos de hidrógeno cargados de electricidad, es decir, iones

hidrógeno. Las sustancias con características opuestas se denominan bases, y son

aquellas que en solución acuosa promueven la formación del grupo OH (ión oxhidrilo).

Según la mayor o menor medida en que se producen los efectos citados, se considera

que las sustancias afectadas son ácidos o bases, más o menos fuertes.

La intensidad de la acidez se mide, por lo tanto, en función de la cantidad de iones

hidrógeno contenidos por unidad de volumen. Para ello se ha adoptado como medida el

pH, igual al logaritmo negativo base 10 de la concentración de los hidrogenionesgramo

La escala usual de valores pH va del 0 al 14. El agua pura, completamente neutra

presenta un valor de pH 7. Un pH igual a cero corresponde a una solución acuosa muy

ácida, y un pH 14 a una muy básica.

Debido al carácter logarítmico del concepto pH, una variación de una unidad en el valor

pH considerado, implica una disminución o aumento 10 veces mayor a la concentración

de acidez o basicidad respectiva.

Como soluciones fuertemente ácidas se entienden aquellas con pH de 0 a 3 y como

débilmente ácidas las que presentan un pH de 4 a 6. En forma similar un campo de pH

8 a 10 corresponde a soluciones débilmente básicas, y un pH comprendido entre 11 a

14 representa soluciones fuertemente básicas. (Czernin, 1963).


88

3.4.2 Instrumento de medición.

Para conocer el valor del pH de la solución de Sulfato de Magnesio se utiliza un

pH-metro

Modelo HI 8424 NEW de HANNA Instruments que consiste en el aparato de medición,

electrodo de pH, sensor de temperatura y buffer o soluciones amortiguadoras de pH

4.01 y pH 7.01.

3.4.3 Metodología.

Se comienza por lavar bien el electrodo medidor de pH, para proceder a calibrar el

instrumento utilizando los buffers de pH 4.01 y 7.01 hasta obtener lecturas consistentes.

Sólo después de este paso se está en condiciones de usar el equipo para medir el pH

de la solución.

Una vez calibrado el equipo se procede a realizar las mediciones sumergiendo el

electrodo, el cual debe estar limpio, aproximadamente unos 4 cm en la solución junto

con la sonda de temperatura, se agita suavemente el electrodo hasta que la lectura se

estabilice.

Figura 3.16: Instrumento utilizado para medición de pH. (Fuente: Elaboración propia)

Mediante esta metodología se obtuvo el pH de la solución preparada de Sulfato de

Magnesio, para ser utilizado como medio agresor, cuya medición se efectuó en T0 =0 y

de las soluciones de Sulfato de Magnesio restantes luego de cumplirse cada tiempo de

ensayo, desde T1 a T6.

Cabe destacar que por cada tiempo, se disponía de dos recipientes uno para probetas

con razón A/C 0.55 y otro para A/C 0.65, con lo que se obtienen 7 mediciones de pH

para cada razón A/C.


89

Estas mediciones se efectuaron al momento de abrir cada recipiente, en su tiempo

correspondiente y al momento de extraer las muestras contenidas en él, por ejemplo

una vez cumplido el tiempo 1 (7 días de inmersión de muestras), se destapaban los dos

recipientes herméticos, se sacaban las muestras contenidas en ellos, y se procedía

inmediatamente a registrar los valores de pH de la solución contenida en el interior de

cada uno, luego estos recipientes quedaban en desuso, y así sucesivamente para el

resto de los tiempos.

Tabla 3.11: Registro de valores de pH probetas razón A/C 0.55.

Tiempo ( días) pH

0 5.6

7 8.3

14 8.6

21 9.5

28 9.6

35 9.7

42 9.4


Tabla 3.12: Registro de valores de pH probetas razón A/C 0.65.

Tiempo ( días) pH

0 5.6

7 8.3

14 8.6

21 9.3

28 9.4

35 9.5

42 9.7

Fuente: Elaboración propia


90

Gráfico 3.13: Curvas valores de pH para ambas razones de A/C.

Curvas de pH

5

6

7

8

9

10

0 10 20 30 40 50


pH

A/C 0.55

A/C 0.65


3.5 Análisis de resultados de Curvas de pH.

Del gráfico se puede apreciar el notorio aumento en el valor de pH entre la solución de

Sulfato de Magnesio en su estado inicial y los valores obtenidos a los 7 días de haber

entrado en contacto con los discos de mortero. Esta situación se puede explicar

considerando que uno de los constituyentes del agua es el anhídrido carbónico, por

eso el pH ácido inicial, con respecto a este compuesto se observa una gran diferencia

según se encuentre combinado en el bicarbonato, o bien en estado libre, ya que en el

primer caso es inocuo y favorece la impermeabilidad del hormigón.

En cuanto al último valor registrado de pH para probetas con razón A/C 0.55

correspondiente al tiempo 6 (42 días), se presenta una disminución con respecto a los

valores anteriores, lo cual se puede deber a que se haya infiltrado cierta cantidad de

dióxido de carbono proveniente del ambiente, lo que produciría cierta acidez.

La variación de pH refleja que efectivamente ocurrió la reacción química entre el Sulfato

de Magnesio de la solución con los componentes del concreto de las probetas. Del

gráfico Curvas de pH se puede desprender que la reacción química es más rápida al

principio y a medida que transcurre el tiempo tiende a estabilizarse.

En cuanto a las variaciones de pH, éstas no afectan las cantidades de moles de

Magnesio presentes en la solución, pudiéndose establecer que se mantienen

constantes, ya que la máxima variación, asociada al mayor valor de pH alcanzado, es

de 0.0001 moles, con respecto a la cantidad de moles iniciales de magnesio 0.166, lo

cual está desarrollado con detalle en el Anexo C.

CAPÍTULO III ENSAYO DE INMERSIÓN EN SULFATO DE MAGNESIO

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