Agresividad Quimica.docx

QUIMICA

“Año de la lucha contra

la corrupción y la impunidad"

AGRESIVIDAD QUIMICA

PROFESOR: ALUMNO: ESPILLCO ROMERO, Daniel FACULTAD: INGENIERIA CIVIL CURSO: QUIMICA

Daniel, ESPILLCO ROMERO

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2019-ICA

DEDICATORIA

ÍNDICE

Daniel, ESPILLCO ROMERO

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INTRODUCCIÓN

Daniel, ESPILLCO ROMERO

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AGRESIVIDAD QUIMICA I.-DEFINICION: El término de agresividad química nos hace referencia a los diversos agentes externos e internos que pueden llegar a afectar a las estructuras que están en contacto con él, de forma que afecta su durabilidad, resistencia y estabilidad a lo largo del tiempo. Lo cual causa deterioro y a la misma vez reduce el ciclo de vida de las estructuras.

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II.-SALINIDAD:

La salinidad es el contenido de sal disuelta en un cuerpo de agua. Dicho de otra manera, es válida la expresión salinidad para referirse al contenido salino en suelos o en agua. El sabor salado del agua se debe a que contiene cloruro de sodio. El porcentaje medio que existe en los océanos es de 10,9 % (35 gramos por cada litro de agua). Además esta salinidad varía según la intensidad de la evaporación o que el aporte de agua dulce de los ríos aumenten en relación a la cantidad de agua. La acción y efecto de variar la salinidad se denomina saladura. II.a.-SALINIDAD DE LOS SUELOS: La salinización de los suelos es el proceso de acumulación en el suelo de sales solubles en agua. Estas sales son el potasio (K+), el magnesio (Mg2+), el calcio (Ca2+), los cloruros (Cl), los sulfatos (SO42-), el carbonato (CO32-), el bicarbonato (HCO3) y el sodio (Na+). La concentración de sodio también se denomina sodificación. Las sales se disuelven y son transportadas por el agua. Cuando el agua se evapora, las sales se depositan en el suelo. Esto puede darse en forma natural, cuando se trata de suelos bajos y planos, que son periódicamente inundados por ríos o arroyos; o si el nivel de las aguas subterráneas es poco profundo y el agua que asciende por capilaridad contiene sales disueltas. Cuando este proceso tiene un origen antropogénico, generalmente está asociado a sistemas de riego o sobreexplotación de acuíferos en zonas costeras propiciando la intrusión de agua marina. Se llama suelo salino a un suelo con exceso de sales solubles. La sal dominante en general es el cloruro de sodio (NaCl), razón por la cual tal suelo también se llama suelo salinosódico.  CLASIFICACION DE LA SALINIDAD DE LOS SUELOS SEGÚN LA (CE):

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Además la salinidad de los suelos se puede estimar por la medición de la conductividad eléctrica (CE) de una solución extraída de un determinado suelo.

-Normales -Ligeramente salinos Cultivos muy sensibles -Salinos La mayoría de los cultivos -Fuertemente salinos -Solo se obtiene rendimiento en los cultivos tolerantes -Extremadamente Salinos -Muy pocos cultivos dan rendimientos aceptables  FACTORES QUE AFECTAN LA SALINIZACIÓN DEL SUELO: La causa de la salinización del suelo es un aporte de sales mayor que la descarga; normalmente el agua con sales disueltas es lo que aporta estas sales. Ejemplos de suelos salinos naturales se encuentran en las costas marítimas donde los terrenos se inundan desde el mar, donde el viento sopla gotas de agua salina tierra adentro y/o el flujo subterráneo del mar penetra en el acuífero interno.

También en los desiertos hay suelos salinos a causa de la alta evaporación del agua aportada históricamente.

El problema no natural de la salinización se da en los terrenos regados, porque el agua de riego siempre contiene algo de salinidad y la concentración en el suelo aumenta continuamente por la evapotranspiración. En regiones donde la precipitación es escasa durante todo el año (clima árido) o está prácticamente limitada a una sola estación (lluvias de monzón) es necesario el riego.

En terrenos regados donde parte del agua aplicada o parte de la lluvia percola por el suelo y se descarga por un drenaje natural subterráneo, generalmente la exportación de sales es suficiente para evitar la salinización. Daniel, ESPILLCO ROMERO

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 Estado de las sales en el Suelo

Las sales pueden encontrarse en varios estados en el suelo: • Precipitadas • En solución • Retenidas en el complejo de Cambio (Adsorbidas)

El equilibrio entre estos tres estados es muy variable y depende de diversos factores como: • Factores externos determinaran si el grado de sales precipitadas es mayor que el de sales disueltas, o viceversa. • Durante el periodo seco disminuye el número de sales en solución del suelo. • Sin embargo, durante el periodo húmedo, aumenta el número de sales precipitadas en forma de cristales o adsorbidas.

II.b.-SALINIDAD DEL AGUA:

Se sabe que toda agua ya sea de mar, rio, lago etc. Contienen cierta cantidad de sales, por diversos factores, como el proceso de evaporación lo cual es más intenso en las zonas tropicales, y menor en las zonas polares. Las aguas superficiales son más saladas porque la evaporación hace que la concentración de sal aumente. El contenido salino de muchos lagos, ríos, o arroyos es tan pequeño, que a esas aguas se las denomina agua dulce. El contenido de sal en agua potable es, por definición, menor a 0,05%. Si no, el agua es señalada como salobre, o definida como salina si contiene de 3 a 5% de sal en volumen. Por encima de 5% se la considera salmuera. El océano es naturalmente salino con aproximadamente 3,5% de sal. Algunos lagos o mares son más salinos. El Mar Muerto, por ejemplo, tiene un contenido superficial de alrededor del 15%.

SALINIDA DEL SUELO

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AGUA DULCE

AGUA SALOBRE

AGUA DE MAR

SALMUERA

< 0 ,05 %

0,05 – 3 %

3–5%

>5%

< 0,5 ppt

0,5 – 30 ppt

30 – 50 ppt

> 50 ppt

El término técnico de salinidad en el océano es halinidad, ya que realmente halinos-cloro es el anión más abundante en el mix de elementos disueltos. En oceanografía, ha sido tradicional expresar la halinidad, no en porcentaje, sino en partes por mil (ppt o ‰), que es aproximadamente gramos de sal por litro de solución: g/L. Antes de 1978, la salinidad o halinidad se expresaba como ‰, basándose en la relación de conductividad eléctrica de la muestra de "agua de Copenhage" (un medio acuoso "agua de mar" artificial, hecho para servir como "estándar". En 1978, los oceanógrafos redefinen la salinidad en Unidades Prácticas de Salinidad (psu): relación de conductividad de una muestra de agua de mar con una solución estándar de KCl. Como las relaciones no tienen unidades, pero no es el caso aquí ya que 35 psu exactamente equivale a 35 g de sal por L de solución.

Aunque pareciera esotérica y oscura esta manera de medir concentraciones, es muy práctica; pero será necesario recordar que la salinidad es la suma en peso de muchos y diferentes elementos dentro de un volumen dado de agua. Una determinación precisa de salinidad no solo como concentración de solutos, es conocer la cantidad de cada sustancia (como por ej., el cloruro de sodio) que requiere de química analítica, frente a una simple determinación de peso del residuo seco luego de evaporar la muestra (un método de determinar "salinidad"). El volumen es influenciado por la temperatura del agua; y la composición de las sales no es constante (aunque es muy semejante, en capas semejantes, en los océanos). Las aguas salinas de los mares interiores pueden

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tener una composición diferente de la de los océanos. Por esta razón, estas aguas son denominadas salinas, diferenciándose de las oceánicas, donde se aplica el término halina. 

Consideraciones ambientales a tomar en cuenta:

La salinidad es un factor ecológico de alta importancia, influenciando mucho sobre los tipos de organismos que podrán vivir en esos cuerpos de agua. La salinidad influencia sobre las diversas especies de plantas que podrán vivir en determinada agua, o en tierras humedecidas con determinadas aguas. Las plantas adaptadas a condiciones salinas se llaman halófitas. Algunos organismos (mayormente bacterias) que pueden vivir en condiciones muy salinas se clasifican como halófilos extremófilos. Un organismo que puede vivir en un amplio rango de salinidades es un eurihalino. La sal es difícil de sacar del agua, siendo que el contenido salino es un importante factor para determinar la potabilidad del agua.

III.-ATAQUE QUIMICI AL CONCRETO:

Las estructuras de concreto están expuestas durante su vida útil al ataque químico de diferentes agentes tanto internamente como externamente; conociendo como ataque químico a todo proceso de degradación causado por agentes agresivos provenientes del ambiente externo que se introducen al interior de la estructura generalmente en solución reaccionando con la pasta de cemento. La planeación y el diseño deberán entonces no solamente estar basados en el uso de la estructura, sino también en las condiciones ambientales, como variaciones diarias y estaciónales de temperatura y humedad; y en la vida útil esperada de la misma. El principal agente agresivo del concreto es el agua, directamente o como vehículo de transporte de los agentes agresivos, podemos encontrar agua en forma de niveles freáticos, condensaciones bajo cimentaciones o escorrentía subterránea por riego o lluvia.

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Además La penetración de agua que transporta al agente agresivo depende de la porosidad, estructura de poros y su grado de conectividad. IV.-FACTORES INTERNOS: 

REACCION DE AGREGADOS:

Contaminados con cloruros y/o sulfatos. 

LOS CLORUROS pueden dañar la capa pasivadora del concreto que protege al acero de refuerzo y mantiene su pH alto. Cuando se supera el límite de cloruro soluble en agua, se crea un desequilibrio electro-químico, generando una celda eléctrica, alrededor del acero, produciendo también cloruro de hierro, que luego se oxida. Esta oxidación produce expansión y tensión en la pasta creando fisuramiento en el concreto.



EN LOS SULFATOS el ataque se presenta, cuando a través del agua, concentraciones relativamente altas de sulfatos entran en contacto con los compuestos hidratados de la pasta de cemento. Este contacto hace que se produzca una reacción química que genera expansión en la pasta y crea una presión capaz de romperla y finalmente desintegrar el concreto.



REACTIVIDAD DEL CEMENTO:

Cal libre (CaO) y Magnesia (MgO).



LA CAL LIBRE EN EL CEMENTO, CA0, se da cuando excede cierto valor produce expansiones en los concretos. En la actualidad el porcentaje de cal libre en los cementos modernos no excede del 1% de su composición, lo que hace imposible cualquier desarreglo. En los cementos peruanos el Ca0 varía entre 0.6 y 0.8%.

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Es un Compuesto químico (CaO) que normalmente se encuentra en baja proporción en el Clinker. En concentraciones mayores, superiores probablemente a un 2%, puede ser peligrosa porque provoca expansiones en el concreto ya endurecido. Los principales componentes expansivos de los cementos, que normalmente pueden encontrarse presentes en una u otra proporción en la composición de los mismos, son la cal libre, la magnesia libre y los aluminatos cristalinos. La cuantía de estos componentes depende de multitud de factores relativos a las materias primas, a la dosificación del crudo, a los procesos de cocción y enfriamiento del Clinker, y al ensilado y aireación del cemento. Tanto la cal como la magnesia libres del cemento son óxidos calcinados a muy alta temperatura —la de clinkerización: unos 1.450°C—, por lo cual son muy lentos en su proceso de hidratación expansiva a la temperatura ordinaria. También lo son, en otra medida, los aluminatos cristalinos. Esta lentitud es la causa de que los procesos de la hidratación de ambos óxidos y de los aluminatos cristalizados no manifiesten sus efectos expansivos de forma inmediata, sino diferida, con lo cual la expansión produce tensiones en el mortero y en el hormigón de cemento, ya endurecido, que pueden crear serios problemas.

LA CAL LIBRE SE PUEDE PRESENTAR POR LAS SIGUIENTES CONSIDERACIONES:  Combinación incompleta de los constituyentes del crudo, por molturación y homogenización insuficiente.  Exceso de material grueso, de la caliza del crudo por molienda incompleta, que impide que la reacción con los elementos arcillosos en el proceso de clinkerización.  Elevado dosaje de óxido de calcio en el crudo, que impide que la totalidad de este óxido se combine con los óxidos de sílice, aluminio y fierro en el proceso de clinkerización.  Proceso de segregación en el horno o temperatura de calcinación por debajo del nivel óptimo.

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

MAGNESIA (MGO): La principal aplicación es como material refractario. Un material refractario es aquel material que física y químicamente es estable a altas temperaturas. "Con mucho, el mayor consumidor de magnesia en todo el mundo es la industria refractaria, que consume alrededor del 56% de la magnesia en los Estados Unidos en 2004, el 44% restante se utiliza en la agricultura, química, construcción, medio ambiente y otras aplicaciones industriales." En el Cemento el MgO es uno de los parámetros de calidad en la fabricación del cemento Portland en plantas de proceso seco. Si se agrega demasiado MgO, el cemento puede llegar a ser expansivo. La composición química de los cementos se da siempre en forma de óxidos.



REACCION CEMENTO AGREGADO:

Reacción de agregados y Álcalis-Agregados.



LA REACCIÓN DE LOS AGREGADOS es el ataque químico más importante que se produce en el concreto por acción del ácido sulfúrico que se forma por oxidación de los sulfuros de fierro, ocasionando tensiones internas que llevan a la rotura del material, generalmente precedida por una coloración localizada de color marrón. Fenómenos similares han sido estudiados en África del Sur, Canadá y Suecia. Los minerales de sulfuro de hierro se encuentran frecuente mente en los agregados en forma de pirita, marcasita y pirratina.

*La pirita se puede presentar en todo tipo de rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas su coloración es amarilla, generalmente forma cristales cúbicos. *La marcasita es poco común se le encuentra en rocas sedimentarias tiene ilustre o brillo metálico, de color ligero. Se oxida fácilmente con liberación de ácido sulfúrico y formación de óxidos e hidróxidos de hierro.

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*La pirrotina es la menos común y puede encontrarse en rocas ígneas y metamórficas. 

REACCION ALCALI-AGREGADOS:

Una de las causas del deterioro del concreto, que ha sido objeto de más estudios en los treinta últimos años es la denominada reacción álcaliagregado, que se origina entre determinados agregados activos y los óxidos de sodio y potasio del cemento. La reacción se inicia en la superficie del agregado y se produce en la interface con la pasta de cementos formando un gel que toma agua y se dilata creando presiones internas que llevan a la rotura del material. El fenómeno fue descubierto en los Estados Unidos en 1938. Los primeros estudios fueron realizados por Stanton, dos años después.

LA

REACCIÓN

ÁLCALI

AGREGADO

COMPRENDE

LOS

SIGUIENTES SISTEMAS:  Reacción álcalis-silice  Reacción álcalis-carbonato  Reacción álcalis-silicato  Reacción Álcalis – Sílice: La reacción álcali-sílice se ha presentado únicamente en algunas regiones del globo. Se encuentra de manera preponderante en los Estados Unidos de Norteamérica, extendida en la zona central que comprende los estados de Oklahoma, Kansas, Nebrasca e Iowa. También en algunas áreas de Australia, Nueva Zelandia, Dinamarca y la Indica. En Latinoamérica, no se han presentado desarreglos de este tipo, con excepción de algunos localizados en Brasil y Chile. En el Perú, no se conocen casos, pero tampoco se cuenta con un estudio de yacimientos de agregados a nivel nacional. Para que se produzca la reacción se requiere la presencia de 3 condiciones: Daniel, ESPILLCO ROMERO

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1. Agregados reactivos 2. Cemento con alto contenido de álcalis 3. Humedad

Los agregados en los cuales se puede presentar la reacción provienen de los siguientes tipos de rocas, de acuerdo a la información del ACI: Las calcedonias y calcedonias opalinas, calizas silicosas, las rio líticas y tobas rio líticas, las dacíticas y las tobas dacíticas, las andesiticas y tobas andesíticas y filitas.

La reacción sílice agregado se presenta formando dos zonas alrededor de los agregados fracturados y a lo largo del plano de rotura. Una de ellas externa y oscura es un gel rico en óxido de sílice cal y potasio. La otra interna y blanca está formada por cristales dispersos conteniendo sílice cal y potasio. Evidentemente la solución del problema de la reacción agregados resulta aparentemente obvias recomendándose: o Utilizar agregados estables con cemento Pórtland común o Utilizar agregados reactivos con un cemento Pórtland con reducido porcentaje de álcalis.

 Reacción Álcalis-Carbonato: Este tipo de reacción se produce por los álcalis del cemento que actúan sobre ciertos agregados calcáreos, como por ejemplo, los calcáreos de grano fino que contienen arcilla, que son reactivos y expansivos. Este fenómeno se presenta de preferencia cuando el concreto está sometido a atmósfera húmeda. Se ha planteado que la expansión se debe a la transformación de la dolomita en calcita y brucita, fuertemente expansiva, que tiene la forma de un gel que origina una presión debido al crecimiento de los cristales.

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Para apreciar las posibilidades expansivas de los materiales calcáreos se utiliza la norma ASTM 596-69 (1986) "Potencial alkali reactivity of carbonate for concrete aggregates rock cylinder method

 Reacción Álcalis-Silicato: Este tipo de reacción no debe ser confundida con aquellas otras comprendidas dentro de la denominación álcali-agregados. Sin embargo, en algunos casos puede presentarse conjuntamente con la reacción álcali-sílice. Se caracteriza porque progresa más lentamente y forma gel en muy pequeña cantidad. Se estima que esta reacción Se debe a la presencia de ciertos filosilicatos. En general, el conocimiento de este fenómeno es incipiente y más complejo y no se ha llegado a conclusiones sobre la expansión y la exteriorización que ocasionan.

MECANISMO

Álcalis + sílice reactiva--- gel

Gel + humedad------expansión

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