Abstract
La finalidad de esta investigación se enmarca dentro de los estudios sobre
hormigones de presas llevados a cabo en el Laboratorio Central de Estructuras y
Materiales del CEDEX.
En España se han diagnosticado 18 obras afectadas tanto por la reacción álcali-sílice
de tipo rápido como por la de tipo lento. Dos de de las obras, fabricadas con áridos
graníticos, no presentan signos de deterioro pero en laboratorio se han hallado
productos expansivos. En las 16 presas españolas restantes, el hormigón de 10 de ellas
estaba fabricado con áridos graníticos, de las cuales, 7 están afectadas por la reacción de
tipo lento. Sin embargo, en las clasificaciones internacionales de las rocas
potencialmente reactivas se establece habitualmente que las rocas graníticas son
inocuas o de reactividad muy baja. En los casos puntuales encontrados en la literatura, la
reactividad de este tipo de áridos se encuentra frecuentemente asociada al cuarzo
microcristalino que contienen y ocasionalmente se asocia esta reactividad también al
cuarzo deformado y/o microfisurado.
En la tesis doctoral de Víctor Daniel Lanza Fernández, también realizada en el
CEDEX, se han tratado los áridos de reacción rápida, dando una descripción detallada de
los componentes que intervienen en este tipo de reacción y presentando un ensayo
eficaz para su detección en el laboratorio. La investigación desarrollada en la presente
tesis doctoral se ha centrado en los áridos de reacción lenta, mucho menos estudiados.
A partir del estudio bibliográfico realizado sobre este tipo de reacción se ha
detectado ciertas lagunas, basadas principalmente en la falta de un método de
detección en el laboratorio para los áridos de reacción lenta. No se ha encontrado un
procedimiento en el estudio petrográfico que sea fiable y cuantificable para este tipo de
áridos. El ensayo acelerado de barras de mortero, que para los áridos de reacción rápida
supone un método rápido y fiable, falla en la detección de los áridos de reacción lenta al
aplicar los límites normalizados. Si bien en publicaciones recientes se ha propuesto la
posibilidad de ampliar el tiempo de tratamiento hasta los 90 días, la duración del ensayo
es más larga de lo deseado. Para resolver estas lagunas, se han tomado áridos de obras reales afectadas por
la reacción álcali-sílice (en algún caso también de las canteras de donde se extrajeron los
áridos para la ejecución), con lo que la reactividad de estos áridos queda demostrada
por su comportamiento en obra. Al objeto de aumentar la muestra de ensayo y utilizar
también áridos inocuos, se han tomado muestras de canteras, tanto en uso como
abandonadas.
Sobre estos áridos se ha realizado una caracterización completa con los ensayos
actualmente disponibles para el estudio de su reactividad con los álcalis del cemento:
estudio petrográfico, ensayo acelerado de barras de mortero y Gel-Pat modificado. En la investigación se ha desarrollado una metodología de tinción de geles álcali-sílice
para la cuantificación de los mismos en el interior de las barras de mortero. Se ha
relacionado el volumen de gel generado en la reacción con la expansión producida,
tanto para áridos lentos, como rápidos, estableciendo analogías y diferencias en el
comportamiento de ambos. La cuantificación de este tipo de compuestos realizada en
las barras de mortero, abre la posibilidad de estudiar la capacidad expansiva que
presentan en testigos de hormigón de obras afectadas. Este dato podría ser una
herramienta importante para el desarrollo de modelos matemáticos que puedan
predecir el futuro comportamiento de las estructuras afectadas por la reacción álcali-sílice.
La tinción ha sido asimismo utilizada para establecer un método de detección de
áridos reactivos basado en el ensayo de Gel-Pat modificado. La metodología de
detección propuesta para estos áridos es cuantitativa y proporciona los resultados en 14
días, suponiendo una ventaja importante sobre los métodos actuales, que permiten
detectarlos en 90 días (de forma orientativa en 56 días). This research is part of the studies on durability of concrete dams carried out in
the Laboratorio Central de Estructuras y Materiales of CEDEX during the last years.
At the present time, 18 public works affected by alkali-silica reaction have been
diagnosed in Spain. In 12 of them the concrete was mixed with granitic aggregates, 7 of
which were damaged by the slow alkali-silica reaction, 3 by the rapid alkali-silica reaction
and in the other 2 cases, although there was no visual evidence of the reaction in field,
the laboratory tests showed the presence of expansive products inside the concrete.
However, in the international classifications of potentially reactive aggregates granitic
rocks are pointed out as innocuous or as low reactivity and usually their reactivity is
attributed to the presence of microcrystalline quartz and occasionally with the strained
and microcracked quartz.
The rapid reactive aggregates were deeply studied in a previous research (Víctor
Daniel Lanza’s Thesis) also carried out in CEDEX. In this research, a detailed description
of the components involved in the rapid alkali-silica reaction was given. Also, a fast
method to detect them in the laboratory was developed.
The research of the present PhD Thesis is focused in the slow-reactive
aggregates, much less studied.
The state of the art has shown some gaps in the knowledge about this reaction,
mainly the absence of a reliable method to detect slow-reactive aggregates. On one side,
there is no systematic and quantitative petrographic test for these aggregates. On the
other side, the accelerated mortar bar test has been proved to be effective to detect
rapid reactive aggregates but the standard limits fail in the detection of the slowreactive
aggregates. In recent investigations it has been proposed extending the test
until 90 days, but this period is considered too long.
In this research, aggregates taken from affected structures have been used in the
test, so their reactivity has been shown in practice. With the aim of increasing the
number of samples aggregates from quarries have been also used. A method to stain alkali-silica gels has been applied to mortar bars, thereby
quantifying the volume of gel generated inside. This volume has been related to the
expansion of the bars, both for rapid for slow reactive aggregates, establishing
similarities and differences. The quantification of the gel volume, applied to concrete
cores extracted from affected structures, could be an important tool in mathematical
models to predict the future behaviour of the structures affected by the alkali-silica
reaction.
The staining method has been also used to develop a method to detect slow
reactive aggregates, based on the optimised Gel-Pat test, obtaining results in 14 days.
This represents a major improvement compared to the actual methods (accelerated
mortar bar test) which give an indicative value of reactivity at 56 days, and a final result
at 90 days.
