Análisis de reactividad de rocas mediante petrografía

Se evalúa la potencial reactividad de los principales minerales y rocas utilizados como agregado para hormigón. Para tal fin, puede calificarse a las rocas como: graníticas (ígneas y metamórficas granudas), volcánicas y sedimentarias (litificadas), a las que deben agregarse conglomerados y arenas. Se debe analizar las características físicas, mineralógicas y texturales que definirán su comportamiento en el hormigón. Muchas de las partículas que constituyen los agregados pétreos están recubiertas parcial o totalmente por carbonatos, sílice, material arcilloso/limoso, materia orgánica, sulfatos o por otros sedimentos los que dificultan seriamente su determinación. Aún con ayuda de estereomicroscopio, sólo podrá observarse la superficie externa cubierta y no se identificará la composición litológica de la partícula. Por ello debe recurrirse al uso de microscopio petrográfico sobre secciones delgadas. Los componentes líticos de gravas y arena pueden estar enmascarados superficialmente por sílice criptocristalina o por óxidos de hierro asociados con sílice, tornándolos potencialmente reactivos frente a los álcalis lo que podrá ocasionar reacciones deletéreas en el hormigón que tiendan a disminuir sus prestaciones durante la vida útil de la obra.The main minerals and rocks of the earth’s crust that are used as aggregates for concrete will be considered in this work. For this purpose, rocks can be classified as granitic (grainy igneous and metamorphic) rocks, volcanic and sedimentary (lithified) rocks, as well as conglomerates, sands, silts and clays (non-consolidated). The great part of metamorphic rocks have been excluded from this simplification, in particular those presenting fissility (shales), schistocity (schists in general) and mortar textures (cataclasites). They must be all rigorously treated since their physical, mineralogical and textural characteristics will define specific behaviors that would be damaging if they are added to concrete. Many of the particles making part of the rock aggregates are partially or totally covered by the deposition of carbonates, silica, clay/siltstone material, organic material, sulphates or by other sediments that makes difficult their determination. Even using a stereomicroscope only the external covered surface will be observed and the lithological composition of the particles will not be identified. If granitic rock or quartz are covered there will be no problem, but if soft clods, clay clods, volcanic glass, calcedonie or opalized sandstone are hidden there will be a serious problem. Deposits from river, glacial river or marine coastal origin show lithological composition highly varied. Lithic compounds of gravel and sand can be masked in the surface by criptocrystalline silica or by iron oxide associated with silica, making them potentially reactive in the alkali presence what can cause deleterious reactions in concrete tending to decrease their features during the lifetime of the construction

Productos de neoformación identificados en prismas y barras de mortero realizados con agregados pétreos de la provincia de Córdoba

Los productos de neoformación vinculados a la reacción álcali-sílice, desarrollados en prismas de hormigón y barras de mortero, presentan morfologías y composiciones muy variables. Esas variabilidades dependen de un gran número de factores como el tipo de solución utilizada, el tiempo de ensayo, el tipo de roca que ha participado en la reacción y las características microestructurales de la sílice presente en estos agregados, la disponibilidad de espacio para la nucleación y crecimiento de los productos de neoformación y su interacción con la pasta de cemento, etc. En el presente trabajo se estudian productos de neoformación desarrollados en barras de mortero (IRAM 1674) y prismas de hormigón (IRAM 1700) realizados con triturados pétreos de la provincia de Córdoba a fin de avanzar sobre qué factores influyen en esas variabilidades y de qué manera lo hacen. Las probetas post ensayo fueron estudiadas mediante estereomicroscopía, microscopía de polarización sobre secciones delgadas y microscopía electrónica de barrido acoplada con espectrómetro de energía dispersiva (SEM-EDS).Neoformation products associated with alkalisilica reaction, developed in concrete prisms and mortar bars, show variable morphologies and compositions. Those variabilities depend on many factors like the type of solution used, the test time, the rock type that has participated in the reaction and the microestructural characteristics of silica present in these aggregates, the availability of space for nucleation and growth of the neoformation products and their interaction with the cement paste, etc. In this work neoformation products developed in mortar bars (IRAM 1674) and concrete prisms (IRAM 1700) made with crushed stones from the province of Córdoba are studied to advance about what factors influence in those variabilities and how they do it. Posttest samples were studied by stereomicroscopy, polarized light microscopy in thin sections and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectrometer (SEM-EDS)

Pavimento de hormigón deteriorado por la reacción álcali - sílice, en un complejo edilicio de la ciudad de Bahía Blanca

El hormigón del camino de acceso y de circulación interna del complejo CRIBABB, ubicado a 7 Km de la ciudad de Bahía Blanca, muestra un importante y heterogéneo grado de deterioro. En algunos sectores se ha desarrollado un fisuramiento en forma de mapa, en otros han desaparecido las juntas de dilatación, llegando a solaparse las placas lo que hace necesario trabajos de remediación, con reemplazo total o parcial de los paneles y en otros aparece un incipiente fracturamiento con elevación del nivel de la carpeta de rodamiento. Es común observar zonas con exudaciones en las partes más fracturadas. El propósito del estudio es determinar las causas del deterioro y el origen del mismo. Se muestrearon los sectores afectados y se estudió el hormigón con estereomicroscopio, se observaron exudados blanquecinos, los que fueron separados para su posterior estudio con SEM-EDAX y DRX. Se realizaron cortes delgados en los que se observó la composición litológica de los agregados, microfisuramiento, presencia ceolitas como de minerales de neoformación, desarrolladas en el interior de cavidades de aire entrampado, en microfisuras y en algunos contactos agregado • cemento. Las características determinadas permiten concluir que el deterioro se debe al desarrollo de la reacción álcali - sílice. Los materiales responsables del deterioro son rocas volcánicas vitreas que constituyen el 20 % del agregado grueso y el 35 % del fino y vidrio volcánico identificado en el agregado fino (6 %)

Evolución de los pavimentos de concreto afectados por la reacción álcali-sílice (RAS) en la ciudad de Bahía Blanca (Provincia de Buenos Aires, Argentina)

En la ciudad de Bahía Blanca, (Prov. de Buenos Aires, Argentina) los pavimentos de concreto presentan un estado variable de conservación. Los más sanos son los más antiguos (más de 50 años) y existen otros con no más de 15 años de edad que muestran un grado de deterioro importante. Se estudió la petrografía de los agregados finos y gruesos que los constituyen. Todos presentan componentes similares. Las arenas tienen materiales altamente deletéreos frente a la reacción álcali-sílice al igual que el canto rodado y una roca cuarcítica utilizada como piedra partida. Se analizaron además por los métodos de ensayo convencionales tales como método químico y barras de mortero. En el presente trabajo se estudió la patología que presentan los pavimentos deteriorados. Se identificaron especies de neoformación tales como ettringita y estructuras ceolíticas y se concluyó que el deterioro se debe al desarrollo de la reacción álcali - sílice y corresponde al período en que se utilizaron cementos con alto contenido de álcalis

Evaluación de la susceptibilidad al ataque alcalino de rocas metamórficas en función del grado de deformación, a través del estudio de imágenes digitalizadas

En trabajos previos se estudió el comportamiento de rocas metamórficas de las Sierras Chicas de Córdoba frente a la reacción álcali-sílice (RAS) a través de estudios petrográficos, el método acelerado de la barra de mortero (IRAM 1674) y la determinación de la sílice disuelta según lo establecido en el método de ensayo químico (IRAM 1650). Se concluyó que la potencial reactividad de las rocas aumenta con la deformación plástica, debido a la generación de discontinuidades intracristalinas en el cuarzo así como por el desarrollo de estructuras planares como es la foliación gnéisica o milonítica. También se observó que el avance de los procesos metamórficos disminuiría la reactividad de la roca por recristalización y remoción de dislocaciones. Para evaluar el desarrollo de estos procesos se pulió una porción de muestra y se atacó con una solución de NaOH 1 N a 80 ºC durante 72 hs. Se realizaron observaciones con microscopio petrográfico, (con luz reflejada) cada 24 hs y se compararon con la muestra natural utilizada como patrón. Las imágenes obtenidas se procesaron considerando la luminosidad. Cada imagen tiene una resolución de 760 x 570 pixeles lo que equivale a 433.200 puntos, y una resolución por unidad de área de 100 ppp (puntos por pulgada). Con las matrices subyacentes de cada imagen se calcularon las diferencias entre las muestras patrón y las atacadas, se realizaron perfiles, se reconstruyeron imágenes 2D con un gradiente del azul al rojo y modelos 3D. Los contactos entre granos, las zonas con reducción en el tamaño de grano, las porciones donde todavía prevalece material vítreo asociado al proceso de fusión por fricción en las pseudotaquilitas y los sectores ricos en cuarzo y con evidencias de fuerte deformación se muestran como los sectores que presentan más diferencias entre las muestras naturales y las atacadas. El análisis de imágenes 2D azul al rojo (y en menor medida los perfiles y los bloques 3D) determinan el siguiente orden de ataque CAN 33>CAN 31>CAN 32>CAN1A. Esta tendencia es coincidente con los valores de expansión y con las observaciones petrográficas de estudios anteriores. Si bien la metodología utilizada presenta ventajas y desventajas, los resultados obtenidos permiten reconstruir un modelo de corrosión para cada uno de los materiales en cada etapa del ataque y finalmente efectuar un modelo evolutivo del proceso. Este procedimiento es útil para estudiar el comportamiento de rocas potencialmente reactivas y ha sido efectivo para evaluar rocas afectadas por procesos de deformación de variada intensidad así como para identificar las áreas de mayor susceptibilidad al ataque y disolución en medio alcalino. Sin embargo es necesario profundizar los estudios a fin de corroborar su eficacia

Los agregados utilizados en la construcción en la zona de Bahía Blanca

Se estudiaron los agregados finos y gruesos utilizados en la elaboración de hormigón de cemento portland en la zona de Bahía Blanca, Prov. de Buenos Aires. Abarca el reconocimiento y análisis de canteras de arena, canto rodado y piedra partida. Los pavimentos realizados con estos materiales, presentan con frecuencia problemas de deterioro por el desarrollo de la reacción álcali – sílice, provocada por el elevado contenido de materiales deletéreos (principalmente vidrio volcánico, rocas volcánicas con pastas vítreas, rocas metamórficas con cuarzo tensionado) y el uso de cementos con alto contenido de álcali. Se estudió la petrografía de los agregados con esteremicroscopio y microscopía de polarización sobre secciones delgadas y se realizaron las curvas granulométricas normalizadas. Se realizaron ensayos químicos para evaluar la potencial reactividad frente a la reacción álcali – sílice (ASTM C- 289) y ensayos físicos con el método de la barra de mortero según lo establecido en la norma ASTM C-227, complementados con DRX, SEM, EDAX y análisis químicos. Se trabajó con el agregado fino proveniente de 8 canteras, tres de origen eólico, 2 marinas y 3 de origen fluvial. Las eólicas están constituidas principalmente por rocas volcánicas casi siempre con pastas vítreas (40 %), en menor proporción se identificaron rocas graníticas y cuarzo. Es frecuente observar fragmentos de vidrio volcánico fresco que alcanza en algunos niveles al 10 %. La granulometría de estos agregados es muy fina. En general se utilizan mezcladas con las arenas marinas para mejorar las curvas granulométricas. La composición petrográfico – mineralógica es similar a la de las arenas eólicas, incorporando valvas de moluscos concentradas en niveles de conchillas. En la composición de las arenas de origen fluvial predominan el cuarzo y las rocas graníticas. Son escasos los ma teriales deletéreos. Los cantos rodados provienen de dos canteras, una de origen marino y otra fluvial, constituidas por niveles de rodados intercalados con arenas. La petrografía del material de la cantera de origen marino es similar a la descripta para las arenas. Los ensayos físicos y químicos la califican como no apta para ser utilizada como agregado para hormigón. El principal componente deletéreo es el vidrio volcánico. En la composición petrográfica de la cantera de origen fluvial predominan cuarcitas, y rocas graníticas. Son escasos los componentes deletéreos, pero es abundante el cuarzo tensionado. La piedra partida se extrae de 2 canteras, se tritura en origen y se separan las diferentes granulometrías. Las rocas son granitos y cuarcitas. Los primeros son excelentes materiales para hormigón. Tanto el estudio petrográfico como los ensayos químico y físicos lo califican como aptos. Las cuarcitas presentan expansión deletérea en las barras de mortero, a pesar que el contenido de sílice disuelta está dentro de los límites permitidos por la norma. Esto es debido a la presencia de cuarzo fino con fuerte extinción ondulante. Se considera que se puede calificar como un agregado de reacción lenta frente a la reacción álcali – sílice.Coarse and fine aggregates used in the elaboration of portland cement concrete in the area of Bahía Blanca, province of Buenos Aires, were studied. Sand pits, gravel and crushed rock quarries were surveyed and analyzed. Pavements made with these materials usually exhibit deterioration problems due to the alkali-silica reaction, caused by both the high content of deleterious materials (mainly volcanic glass, volcanic rocks with a vitreous matrix, metamorphic rocks containing strained quartz) and the use of highalkali cement. The petrography of the aggregates was studied with a stereoscopic microscope and by polarization microscopy on thin sections, and standard granulometric curves were traced. Chemical analyses to evaluate alkali-silica reaction potential (ASTM C-289) and physical tests applying the mortar bar test were performed in accordance with ASTM C-227, and were supplemented with XRD, SEM, EDAX and chemical analyses. The fine aggregate studied was derived from 8 quarries, three of eolian origin, 2 of marine origin and 3 of fluvial origin. The eolian quarries are mainly composed of volcanic rocks almost always with a vitreous matrix (40 %); granitic rocks and quartz in lower proportions were identified. It is common to observe fragments of unweathered volcanic glass that at some levels reaches 10 %. These aggregates are very fine-grained. They are generally mixed with marine sands to improve the granulometric curves. The petrographic and mineralogical composition is similar to that of the eolian sand, with mollusk valves concentrated at shell debris levels. Quartz and granitic rocks predominate in the composition of fluvial sands. Deleterious materials are scarce. Gravels originate from two quarries, one of marine origin and the other of fluvial origin, composed of gravel levels intercalated with sands. The petrography of the material from the quarry of marine origin is similar to that of the sands. It was classified as unsuitable to be used as concrete aggregate by physical and chemical tests. The main deleterious component is volcanic glass. Quartizites and granitic rocks predominate in the petrographic composition of the quarry of fluvial origin. Deleterious components are scarce but strained quartz is abundant. Crushed rock originates from 2 quarries; it is crushed on site and classified into different grain sizes. The rocks are granites and quartzites. The former are excellent materials for concrete elaboration. Both the petrographic study, and chemical and physical tests classify them as suitable aggregates. Quartizites exhibit deleterious expansion on mortar bars, although the dissolved silica content is within the limits allowed by the standard. This is due to the presence of fine quartz with strong undulatory extinction. It can be classified as a slow reacting aggregate with respect to the alkali-silica reaction

Comportamiento de rocas basálticas en hormigón, frente a la reacción álcali-sílice

Se estudiaron rocas basálticas procedentes de diferentes provincias de la Argentina con el objeto de evaluar su comportamiento frente a la reacción álcali-sílice cuando son utilizados como agregados en hormigones de cemento portland. Se trabajó con los métodos de ensayo químico, ensayos físicos acelerados y examen petrográfico. Se enfatiza en la importancia del estudio petrográfico para la evaluación preliminar de los agregados. En especial presencia de vidrio volcánico, sobre todo alterado a minerales arcillosos y desarrollo de procesos de silicificación.Basaltic rocks from different locations in Argentina were studied with the aim of valuing its behaviour in concrete, in relation to the alkali - silica reaction. Solubilized silica was determined by the Chemical test method. An aliquot of the solution was analyzed by ICP. The expansión was measured on mortar bars by the accelerated method. Its ulmost importance is to carry out preliminary petrographic studies of the aggregates, espe- cially to determine volcanic glass, montmorillonitic clays and silicification

Petrografía del hormigón endurecido: estudio de un pavimento con patologías

Se estudiaron, con microscopio de polarización, testigos de hormigón provenientes de un pavimento que presentaba evidencias de deterioro. El objetivo fue determinar la Datología que afectó a la obra y las causas que la provocaron. Para ello se estudiaron los materiales que integran el hormigón. Las especies deletéreas presentes son esquistos argilizados, cuarcitas de grano fino y vulcanitas alteradas. El mortero se presenta fuertemente fisurado, la textura ha sido totalmente obliterada. Son abundantes los bordes de reacción en los contactos clasto - cemento. Se identificó ceolita como material de neoformación en el interior de cavidades y rellenando microfisuras. Este material fue confirmado por difractometría de rayos X y SEM - EDAX. Por las características texturales observadas y los materiales de neoformación, se concluyó que el deterioro se debió al desarrollo de la reacción álcali - sílice

Susceptibilidad de agregados silíceos a la degradación frente a la reacción álcali - sílice

Los diferentes tipos de sílice, cuarzo, calcedonia, tridimita, cristobalita y ópalo tienden a degradarse en medio alcalino, por lo que provocan reacciones deletéreas cuando son utilizados como agregado para hormigón. Estos minerales corresponden a variedades de sílice micro, poli o criptocristalina y constituyen rocas tales como arenisca, porcelanita, jaspe, geiserita, ftanita, pedernal, chert y algunas de origen orgánico como son diatomila, radiolarila y madera fósil (xilópalo). En el presente trabajo se estudiaron diferentes variedades de sílice que forman parte de agregados gruesos y finos usados en hormigones de cemento portland. Para ello se trabajó con esteromicroscopio y microscopía de polarización. Se evaluó la morfología que presentan los clastos, textura, presencia de minerales de neoformación, avance del proceso en función de la movilización de la sílice, relación del clasto con el mortero y fenómenos de disolución. Si bien no se incluye en el presente trabajo, se han utilizado metodologías mas específicas para interpretar las variaciones composicionales de los materiales originales y los generados durante el fraguado y envejecimiento del hormigón, tales como SEM, DRX, IR, EDAX y otras

Agregados pétreos basálticos

Las rocas volcánicas basálticas trituradas son utilizadas como agregado grueso (piedra partida) en hormigones. Son numerosas las canteras en explotación y los afloramientos en distintas regiones de la Argentina consideradas como importantes reservas de materiales pétreos. Se han dividido en dos grandes grupos: subsaturados u olivínicos de edad cenozoica o más jóvenes, aflorantes en la Patagonia, sur de Mendoza, San Luis y Córdoba y los saturados con variadas alteraciones, más antiguos (Mesozoico), ubicados en la Mesopotamia . Entre los primeros se han determinado desde yacimientos aptos para ser utilizados en hormigones hasta muy reactivos, con cantidades importantes de vidrio volcánico, silicificados, argilizados y alterados con intensidad variable. Los estudios petrográficos de detalle, complementados con estudios mineralógicos específicos y ensayos físicos y químicos permiten calificar y definir la aptitud de los distintos tipos de rocas y particularmente de los basaltos