La influencia de las cenizas volantes como sustituto parcial del cemento Pórtland en la durabilidad del hormigón

La durabilidad del hormigón, especialmente del hormigón armado, está muy influenciada por la capacidad de transporte de líquidos y gases a través de su red porosa. El uso de cenizas volantes como adición del hormigón está ampliamente extendido por dos razones: el ahorro económico que supone la reducción del cemento empleado y los cambios microestructurales motivados por la adición. Sobre este segundo punto existe consenso en considerar que las cenizas generan un hormigón más compacto y una reducción del tamaño medio del poro. Sin embargo, la importancia relativa de los cambios de composición y microestructurales en las propiedades mecánicas y la durabilidad del material no están completamente claras. Este trabajo estudia la influencia de las cenizas volantes y las propiedades del cemento en el comportamiento mecánico y durable del hormigón. Se ha estudiado el uso de las cenizas volantes como sustituto parcial del cemento en distintas condiciones. Por un lado, se ha investigado la influencia de dos contenidos de cemento: 250 y 350 Kg por m3 de hormigón. Además, se han empleado dos cementos de igual designación pero distinto origen. En todos los casos se han empleado distintos contenidos de cenizas. Para este fin se prepararon probetas de hormigón a las que se les examinaron los mecanismos de transporte a través del hormigón, las propiedades mecánicas y las características físico‐químicas. El estudio de los mecanismos de transporte expuso las muestras del hormigón a tres tipos de ataque: penetración de dióxido de carbono, penetración del ión cloruro y penetración de agua bajo presión. Los ensayos de las propiedades mecánicas comprobaron las resistencias a compresión y tracción indirecta y el módulo de elasticidad en compresión. La caracterización físico‐química incluyó análisis térmicos (termogravimétricos y termodiferenciales) y porosimetría por intrusión de mercurio. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto que la incorporación de cenizas como sustituto parcial del cemento Pórtland varía el comportamiento del hormigón en función de las características físicas y químicas de los cementos empleados, a pesar de que éstos estén catalogados bajo la misma designación de cementos comunes. Las cenizas volantes, empleadas adecuadamente, constituyen una adición activa que puede mejorar las propiedades durables y mecánicas de los hormigones en la mayoría de los casos. Sin embargo, el empleo de la ceniza volante, sin estudiar los efectos de la misma en el cemento que reemplaza, puede ocasionar comportamientos inesperados y adversos en el hormigón. The durability of concrete, especially of reinforced concrete, is influenced by the concrete’s ability to carry liquids and gases through it’s porous network. The use of fly ash as a concrete admixture is widespread for two reasons: the economic savings resulting from the reduction of cement used; and micro‐structural changes driven by the admixture. On this second point there is consensus in considering that the ashes generate a denser concrete and a reduction in the average size of the pore. However, the relative importance of the shifting composition and microstructural mechanical properties, and durability of the material are not entirely clear. This research examines the influence of fly ash and cement properties in the mechanical behavior and durability of concrete. The use of fly ash as a partial substitute for cement in different conditions has been studied. One aspect of this research has been the influence of two cement contents: 250, and 350 Kg/m3. In addition, two cements with the same designation but different origin have been used. In all cases, different ash contents have been used. Several mixtures were tested to understand the concrete transport mechanisms, mechanical properties, and micro‐structural characteristics. Concrete samples were exposed to three attacks: penetration of carbon dioxide; penetration of chloride ion; and penetration of water under pressure. The mechanical properties were tested to observe their development: compressive strength; tensile strength; and elasticity modulus. Micro‐structural characterization included thermal analysis (thermo‐gravimetric and thermodifferential) and mercury intrusion porosimetry. The results show that the incorporation of fly ash as a partial substitute of Portland cement can improve the concrete properties. But, its behavior varies depending on the physical and chemical properties of cements, even if they are classified under the same designation. The fly ash, used properly, is an admixture that can improve mechanical properties and durability of concrete in most cases. However, the use of fly ash, without previous research is not recommended