Carbonatación inducida al hormigón

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Muy tontamente se ha confundido en algún caso como los efectos inducidos por la carbonatación. La cosa no va por ahí. Este término lo ha acuñado la empresa CarbonCure que nos vende un hormigón «verde». A diferencia de la carbonatación prolongada a lo largo del tiempo, lo que aquí se hace es acelerar el proceso de carbonatación inyectando dióxido de carbono residual.

La carbonatación inducida

La carbonatación inducida o temprana se produce cuando las reacciones de carbonatación se producen junto con el proceso de hidratación del cemento a través de una exposición deliberada del hormigón fresco al CO2. La carbonatación se produce rápidamente y contribuye a generar un hormigón más denso y fuerte. La duración y el método de aplicación del dióxido de carbono varían dependiendo del proceso, pero puede ser tan corto como unos pocos segundos de exposición o tan largo como el curado acelerado inicial.

El mecanismo de la reacción de carbonatación inducida es distinto de la de la carbonatación natural. La reacción general de dióxido de carbono con el silicato tricálcico y fases silicato dicálcico en el cemento fue descrita en 1974 por Young como:

C3S + 3 CO2 + H2O → C-S-H + 3CaCO3 + 347 kJ/mol

C2S + 2 CO2 + H2O → C-S-H + 2CaCO3 + 184 KJ/mol

Estas reacciones son espontáneas y exotérmicas. Si echamos una mirada más de cerca a la reacción de carbonatación inducida en una mezcla de hormigón podemos ver nueve pasos:

  1.  El CO2 se expande por el aire para alcanzar el hormigón.
  2.  El dióxido de carbono penetra a través de la porosidad llena de aire de la masa de hormigón.
  3.  Solvatación de CO2 (g) CO2 (aq) en la fase líquida del hormigón fresco.
  4.  La hidratación del CO2 (aq) a H2CO3 (paso determinante).
  5.  Ionización de H2CO3 a H+, HCO3-, CO32. La presencia de iones H + hace que el pH del hormigón descienda y pierda su alcalinidad. El pH se puede recuperar con la maduración del hormigón.
  6.  Disolución del C3S y C2S del cemento. Esto se produce rápidamente, en función del ciclo, y exotérmicamente. Los granos de cemento están cubiertos por una capa suelta de gel de hidrato de silicato de calcio que se disuelve a la liberación de los iones Ca2+y SiO44-.
  7.  Nucleación de CaCO3 termodinámicamente estable y la formación convencional de gel C-S –H.
  8.  El CaCO3 precipita en forma sólida. La calcita es el polimorfo preferido.
  9.  La carbonatación secundaria también se produce, reacción sostenida de dióxido de carbono y la pasta de cemento puede ver en gel C-S-H formado en un proceso paralelo y producir una hidratación de silicato de calcio empobrecido y CaCO3.

Las reacciones de carbonatación inducida pueden involucrar un pH más bajo, ya que usa el calcio que, en conjunto, de otra manera se hidrata para formar hidróxido de calcio y contribuir a pH alto. Sin embargo, la carbonatación inducida no impide el desarrollo a largo plazo de la microestructura del hormigón al madurar. Por lo tanto  el hidróxido de calcio se desarrollará durante la hidratación posterior y el desarrollo pH de la solución de los poros continúa como normal una vez que finaliza la aplicación carbonatación.

La investigaciones más recientes llevadas a cabo han demostrado que un proceso de carbonatación inducida tiene un efecto mínimo en el pH del hormigón maduro.

Aunque los efectos de la carbonatación inducida en las propiedades del hormigón están siendo estudiados por varias partes. En particular, la investigación en curso se está desarrollando un entendimiento sobre el impacto de la carbonatación inducida en retracción a la carbonatación natural durante la vida útil.

 Conclusión

La idea generalizada de que “la carbonatación es perjudicial para el hormigón” tiene sus raíces específicamente en los efectos nocivos de carbonatación natural provoca sobre los refuerzos férreos. Por el contrario, la carbonatación inducida involucra diferentes reacciones químicas que afectan a una microestructura aun inmadura y no afectan al hormigón resultante, sino que contribuye a crear un mejor hormigón y en el aspecto ambiental podemos hablar de un hormigón verde ya que disminuimos considerablemente su huella de carbono.

Fuentes:

  •  http://wp.cienciaycemento.com/category/nuevos-materiales/
  • http://carboncure.com/

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luissantalla

Luis M Santalla Blanco . Director de teoriadeconstruccion.net, autor en blogs como arquitecturadegalicia.eu y 9diseno. Miembro del estudio Flu-or y anteriormente del estudio MMASA   ver más sobre el autor