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Universidad Mayor de San Andrés Facultad de Ingeniería Ingeniería Civil TECNOLOGIA-HORMIGON CIV - 218 Doc. Ing. María del Carmen Cenzano Serrano CURSO REGULAR: SEMESTRE I – 2016

CONTROL DE AGUAS DESCONOCIDAS Laboratorio : Estudio del Agua Universitario : VELASCO HUANCA ROBERTO

Aula: “I.E.M.” Fecha: 17/02/2016

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ANÁLISIS DE AGUAS Si bien es cierto que la calidad de una construcción está determinada por la calidad de sus estructuras, la calidad de estas también estará determinada por sus componentes,

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que de no estar en condiciones, al menos aceptables, afectarán a corto o largo plazo la construcción. En lo que respecta a las estructuras de hormigón (Hº), no solo interesan la dosificación y cuidados (previos o posteriores) que se deben tener, sino también, al estado de sus principales componentes: el agua y el cemento. En las siguientes secciones se desarrollarán algunos de los ensayos o análisis químicos, los cuales ayudan a determinar cualitativamente y cuantitativamente la disponibilidad de los anteriores.

Análisis de Aguas:

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Determinación de Iones Sulfatos: SO4-2 1. Objetivo: 

Determinar la cantidad de iones sulfato presentes en el agua para el uso y amasado del curado del hormigón.

2. Fundamento Teórico: El ión sulfato (SO4-2) es uno de los iones más importantes, que se encuentra presente en: aguas naturales, aguas residuales industriales en forma de solución diluida de H2SO4, en las aguas de subsuelo siendo mas frecuentes las sales o sulfatos (pocas

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veces se encuentra iones sulfato libres) y su cantidad reviste importancia en el consumo humano o industrial. El contacto de aguas de alto contenido de SO4-2 con el Hº puede causarle corrosión. El ión sulfato forma sales (sulfatos) perjudiciales que se encuentran principalmente en los suelos arcillosos o en sus capas freáticas. Los más peligrosos para el cemento Pórtland son los amónicos, cálcicos, magnésicos y sódicos. Los sulfatos potásico, cúprico y alumínico son menos peligrosos. Los sulfatos bárico y el de plomo son insolubles y, por lo tanto, inofensivos para el Hº. El contenido de sulfatos será expresado como concentración del anión SO4-2 en [mg/l].

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La presencia de sulfatos en un agua que esta en contacto con una pasta endurecida de cemento, puede incrementar considerablemente la solubilidad de los componentes de dicha pasta y causar por un lado, el desarrollo de la degradación del Hº por lixiviación; por otro lado, la presencia de sulfatos puede ocasionar una reacción de cambio de base, en el curso de al cual el catión de sulfato será sustituido por Ca+2, originando se la degradación del Hº por reacción de cambio iónico. En ciertas circunstancias puede ocurrir, sin embargo, que la presencia de sulfatos de lugar a una degradación por expansión debido a la formación de otros componentes estables en la masa endurecida del cemento.

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Una de las causas de la nocividad de los sulfatos es el yeso que se forma al reaccionar el anión sulfato del agua con el hidróxido de calcio (Ca(OH)2) liberado por el cemento, el cual se deposita en los poros del hormigón en donde se cristaliza con absorción de dos moléculas de agua. Este proceso de reacción química y cristalización que es acompañado de un incremento de volumen, ejerce una acción expansiva el los poros del Hº (especialmente en los de las capas superficiales) y termina por lograr su desmoronamiento. Se ha indicado que este aumento de volumen es de 17.7%. Si existen además iones Mg+2, la formación de hidróxido magnésico produce un aumento de volumen del 19.6% aproximadamente.

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La degradación producida por los sulfatos es causada en su mayor parte por el contenido de aluminato tricálcico (C3A) del cemento. El C3A reacciona (según se ha indicado anteriormente) con el yeso formado por el ión sulfato y el Ca(OH)2, o con el yeso contenido en el agua selenitosa original, formándose un sulfoaluminato cálcico hidratado de gran complejidad y poco soluble. Este compuesto cristaliza absorbiendo 31 moléculas de agua y crea fuertes presiones internas, a causa de su aumento de volumen. Dicha sal compleja es llamada sal de Michaelis-Candlot-Deval; cuando existe en la naturaleza es llamada estringita. Se debe indicar que la estringita solo se forma para determinados valores del pH.

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Los cristales aciculares ("bacilos" del cemento) formados con absorción de agua de cristalización, aumentan de volumen, de tal forma que el hormigón se desmorona debido a la fuerte expansión desarrollada. La formación de cristales aciculares, prácticamente reconocibles, empieza a tener lugar en concentraciones de 254mg/l. Se forma gran cantidad de sulfoaluminato cálcico, especialmente cuando existen más de 1000mg/l. 3. Equipo y Reactivos: 3.1. Reactivos: 

Cloruro de Bario p.a. al 10%

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

Ácido Clorhídrico 25% p.a.



Rojo de Metilo



Agua destilada



Agua de origen desconocido 3.2. Equipo y Materiales:



Matraz aforado 500ml

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

Vaso de precipitados



Embudo



Papel filtro (textura media)



Crisol de porcelana



Estufa



Desecador

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4. Procedimiento: En el matraz aforado de 500ml tomar la misma cantidad de agua. Transferir a un vaso de precipitados la cantidad, que sea necesaria, y concentrar mediante evaporación toda la muestra hasta un volumen aproximado de 150ml. Tratar la muestra gota a gota con HCl hasta total volatilización del CO2 presente en el agua. Añadir gota a gota a un máximo de 1ml indicador rojo de metilo para verificar la precipitación.

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Seguidamente, añadir BaCl2 aproximadamente 10ml. Existirá un precipitado blanco que indica la presencia de iones sulfato. Calentar lentamente (no ebullición) y dejar en reposo durante 8h mínimo, esto para la total sedimentación de los iones sulfato. Transcurrido el tiempo, filtrar sobre un embudo y papel filtro y lavar el residuo precipitado con suficiente agua caliente destilada. Calcinar en un crisol de porcelana (previamente pesado) hasta una temperatura de 800~900ºC. Transcurrido el tiempo de calcinación, enfriar en un desecador y pesar el residuo calcinado juntamente con el crisol.

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5. Conclusiones: Dada la concentración calculada de iones Sulfatos se puede concluir que esta agua no es apta para el uso en la dosificación del agua ya que dicha concentración esta fuera de norma (>1g/l).

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Así pues, se puede observar de los resultados que existirá el peligro de efectos corrosivos por parte de los sulfatos en las estructuras de hormigón, también se puede decir que los efectos por lixiviación causados por estos iones serán notorios.

6.

RECOMENDACIONES:

En el presente laboratorio sería apropiada una cantidad de observadores moderados separándolos por turnos pues la visión del laboratorio no fue muy buena con relación a la importancia de los experimentos.

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