Características de durabilidad de las lechadas de cemento para su empleo en micropilotes en terrenos agresivos

Resumen

El empleo de micropilotes como elemento de cimentación ha experimentado un gran auge en los últimos años, destacándose el uso de micropilotes en estructuras de cimentación, estructuras de contención o sostenimiento del terreno y estabilización de taludes o laderas. En el caso que existan sustancias agresivas al hormigón, lechada o mortero, por presencia de sulfatos, la práctica habitual en la fabricación de micropilotes es el empleo de cementos Portland con la característica adicional de resistencia a los sulfatos, definido en la Instrucción para la recepción de cementos (RC-08). Se conoce, sin embargo, que no todas las lechadas de cemento elaboradas con cementos que se puedan catalogar como resistentes a sulfatos tienen las mismas propiedades de durabilidad, además de que estas propiedades al estar en contacto con un medio agresivo evolucionan de forma distinta con el discurrir del tiempo según el tipo de cemento. Se considera, por tanto, de gran importancia la elección del tipo de cemento de entre los aptos para su uso en ambientes agresivos. La importancia de la elección del cemento no sólo radica en una cuestión de aptitud para su uso en el ambiente donde será utilizado, sino que también cada vez tiene más importancia la sostenibilidad medioambiental a la hora de elegir los materiales de construcción a emplear. En la actualidad, la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 fomenta el uso de cementos con sustitución parcial de clínker por adiciones, tanto por el beneficio ecológico y medioambiental que trae consigo, como por su mejor comportamiento en determinadas aplicaciones específicas. Entre las diferentes adiciones activas, destacan las cenizas volantes y las escorias de alto horno. Debido, a los efectos de sostenibilidad medioambiental unidos con una posible mejora de las propiedades de las lechadas de cemento con adiciones, en la investigación realizada se ha estudiado la influencia del empleo de cementos con dos de los tipos de adiciones más utilizadas, las escorias de alto horno y las cenizas volantes. Se han estudiado lechadas preparadas con tres tipos de cemento comerciales, un cemento Portand (I 52,5 R/SR), un cemento con un elevado grado de sustitución de clínker por escorias de alto horno (tipo III/B 42,5 L/SR) y un cemento puzolánico con alto contenido de cenizas volantes (CEM IV/B (V) 32,5). La microestructura, propiedades de durabilidad y resistencias mecánicas de las lechadas de cemento dependen del tipo de cemento empleado en su fabricación. De la misma forma, la evolución de estas propiedades al estar las lechadas en un ambiente agresivo por presencia de sulfatos depende también del tipo de cemento empleado. En la presente tesis se ha estudiado tanto la microestructura, propiedades de durabilidad y resistencias mecánicas de las lechadas de cemento para los tres tipos de cemento empleados, así como su evolución al estar las probetas sumergidas en disolución de sulfato sódico al 15%. Por lo que respecta a las técnicas experimentales empleadas, la microestructura se ha caracterizado mediante porosimetría de intrusión de mercurio, espectroscopía de impedancia, método Wenner y absorción después de inmersión. En lo referente a las propiedades relacionadas con la durabilidad, en primer lugar se ha estudiado la penetración de agua bajo presión y la absorción capilar. Por otro lado, también se ha estudiado la resistencia al ingreso de cloruros, para lo cual se ha determinado el coeficiente de migración de cloruros mediante un método de migración forzada por campo eléctrico. En lo que respecta a las propiedades mecánicas de las lechadas de cemento, éstas se han caracterizado mediante su resistencias a compresión. Por último, se ha estudiado la variación del coeficiente de fricción superficial al estar las lechadas sumergidas en disolución de sulfato sódico mediante la adaptación del ensayo de corte directo. Todas las propiedades anteriores se han estudiado a diferentes edades hasta 90 días en el estudio de las propiedades del material, hasta 120 días para el estudio de la variación de estas propiedades al estar sumergidas en disolución de sulfatos y hasta 6 meses en la variación del coeficiente de fricción superficial al estar las probetas sumergidas en disolución de sulfatos. En vista de los resultados obtenidos, las lechadas de cemento con adiciones presentan una microestructura más refinada, siendo la porosidad total a 90 días más reducida para el CEM III, mientras que las probetas de CEM IV presentan los valores más altos de porosidad total. Las mejores propiedades de durabilidad fueron mostradas por los cementos con adiciones. Aun siendo las resistencias mecánicas superiores para las probetas de CEM I debido a su clase resistente. Al estar las lechadas de cemento sumergidas en disolución de sulfato sódico al 15% las probetas de CEM I y CEM III mostraron una merma de todas las propiedades estudiadas, mientras que en las probetas de CEM IV no se observa apenas descenso de propiedades, o siendo éste muy ligero, hasta la edad estudiada de 120 días. Por último, el coeficiente de fricción superficial aumenta con la edad de inmersión de las probetas en disolución de sulfato sódico hasta la edad estudiada de 6 meses. Por lo tanto, según los resultados obtenidos de los parámetros de durabilidad y de las resistencias mecánicas, así como su evolución al estar las lechadas sumergidas en disolución de sulfato sódico, se puede indicar que las lechadas de cementos con escorias de alto horno y cenizas volantes se pueden emplear con total garantía en la fabricación de micropilotes en terrenos agresivos por presencia de sulfatos solubles.