Respuesta ultrasónica de pastas de cemento sujetas a difusión y ligado de iones cloruro

Abstract

La presente tesis está integrada por el compendio de tres artículos científicos cuyo objetivo en común fue el estudio de la presencia de iones cloruro en pastas de cemento con diferentes capacidades de ligado a partir de las variaciones de su respuesta ultrasónica. Dichas variaciones fueron interpretadas con base en técnicas convencionalesdestructivas y no destructivas utilizadas para caracterizar especímenes de pastas de cemento y mortero. Se estudiaron tres alternativas de inclusión de cloruros en los especímenes. Las primeras dos se enfocaron en el ingreso de los cloruros desde el exterior del material con dos velocidades de penetración diferentes, el primer caso fue mediante saturación al vacío que corresponde a un proceso acelerado de penetración. La segunda alternativa de penetración de los iones cloruro consistió en un proceso difusivo unidireccional con una velocidad de penetración menor que en el primer caso. Por último, se evaluó el efecto de los iones cloruro (presentes en el agua de mezclado) sobre el proceso de hidratación de pastas de cemento en las primeras horas después del mezclado de los materiales.Los resultados mostraron que la capacidad de ligado químico de los cloruros y los coeficientes de difusión dependen del contenido de alúmina presente en el sistema cementicio. Incrementos del contenido de alúmina supone una mayor capacidad de ligado de cloruros. La respuesta ultrasónica del material se caracterizó con base en las variaciones de la energía de las señales, frecuencia media ponderada, difusividad ultrasónica y disipación de la energía (atenuación de la señal). Amayor cantidad de cloruros ligados la frecuencia media ponderada del espectro de Fourier se ubicó en frecuencias más altas y la energía de las señales en el tiempo disminuyó. A mayor contenido de alúmina el coeficiente de difusividad ultrasónica aumenta yel coeficiente de difusión de iones cloruro disminuye, también incrementos en el contenido de alúmina se relacionan con la disminución del valor del coeficiente de disipación ultrasónica. Con relación al proceso de hidratación de las pastas de cemento, los resultados mostraron que los iones cloruro aceleran la cinética de reacción del cemento, lo cual se pudo observar con incrementos mayores de la velocidad de pulso ultrasónico con respecto a pastas que fueron mezcladas sin cloruros. Sin embargo, la energía de las señales ultrasónicas fue menor conforme la concentración de cloruros se incrementó. Las variaciones de la frecuencia media del espectro de Fourier se pudieron relacionar con los diferentes estados del proceso de hidratación de las pastas de cemento, un periodo de inducción, periodo de aceleración de las reacciones de hidratación, fraguado inicial y periodo de desaceleración de las reacciones.