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Evaluación de la Durabilidad en Hormigones Elaborados
con Escoria Negra de Horno de Arco Eléctrico
Joel Baile Yong 1 Giovany Alemán Carmenate 1
René A. Puig Martínez 1
1 Centro de Estudios de la Construcción y Arquitectura Tropical (CECAT), Facultad de Ingeniería Civil,
Universidad Tecnológica de La Habana “José Antonio Echeverría” (CUJAE), Ave. 114 N°. 11901, Marianao 19390,
La Habana, Cuba.
Autor de correspondencia: joelba@civil.cujae.edu.cu
https://doi.org/10.22209/rt.v47a07
Recepción: 23 octubre 2024 | Aceptación: 06 noviembre 2024 | Publicación: 19 diciembre 2024.
Resumen
Las empresas siderúrgicas generan un gran volumen de escoria negra en la producción de acero, lo que supone
un problema ambiental que se incrementa en el tiempo, siendo una solución darle valor agregado en la fabricación de
hormigones, ya sea como árido o como material cementante suplementario. El objetivo de esta investigación fue
evaluar las propiedades de durabilidad de hormigones elaborados con escoria negra a modo de árido grueso. Se
midieron algunas propiedades de durabilidad del hormigón: resistividad, velocidad del pulso ultrasónico, penetración
de iones cloruro y profundidad de penetración de agua a presión, empleando como metodología sustituir el 100% del
árido grueso natural por escoria negra triturada, y comparando con un hormigón de control. Los resultados mostraron
que el hormigón fabricado con 100% de escoria presentó propiedades de durabilidad ligeramente más desfavorables
al que contenía árido natural, en particular, se evidenció probabilidad de corrosión de las armaduras de refuerzo de
acero. Pero ello no debe constituir una causa de rechazo, sino un elemento a tener en cuenta al emplearlo, como, por
ejemplo, en hormigones en masa o en hormigones reforzados con barras de polímeros, y crea pautas para seguir
investigando con otros porcentajes menores de sustitución.
Palabras clave: durabilidad; escoria negra; hormigón; propiedades.
Evaluation of the Durability of Concrete made with Black
Slag from Electric Arc Furnace
Abstract
Steel companies generate a large volume of black slag in the production of steel, which represents an
environmental problem that increases over time, a solution being to give this waste added value in the manufacture of
concrete, either as aggregate or as supplementary cementitious material. The objective of this research was to evaluate
the durability properties of concrete made with black slag as coarse aggregate. Some durability properties of concrete
were measured: resistivity, ultrasonic pulse velocity, chloride ion penetration and depth of penetration of pressurized
water., using the methodology of replacing 100% of the natural coarse aggregate with crushed black slag, and
comparing it with concrete patron. The results showed that the manufactured concrete presented durability properties
slightly lower than those that used natural aggregate, in particular, there was evidence of a probability of corrosion of
the steel reinforcement bars. But this should not constitute a cause for rejection, but rather an element to be taken into
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account when using it, such as mass concrete or concrete reinforced with polymer bars, and creates guidelines to
continue researching with others for smaller replacement rates.
Keywords: black slag; concrete; durability; properties.
Avaliação da Durabilidade em Concretos Feitos com Escória
Negra de Forno Elétrico a Arco
Resumo
As siderúrgicas geram um grande volume de escória preta na produção de aço, o que representa um problema
ambiental que aumenta com o tempo, e uma solução é agregar valor à mesma na fabricação de concreto, seja como
agregado ou como material cimentício complementar. O objetivo desta pesquisa foi avaliar as propriedades de
durabilidade de concretos fabricados com escória preta como agregado graúdo. Foram medidas algumas propriedades
de durabilidade do concreto: resistividade, velocidade do pulso ultrassônico, penetração de íons cloreto e profundidade
de penetração da água pressurizada, utilizando como metodologia a substituição de 100% do agregado graúdo natural
por escória preta britada, e comparando com um concreto controle. Os resultados mostraram que o concreto fabricado
com 100% de escória apresentou propriedades de durabilidade um pouco mais desfavoráveis do que aquele contendo
agregado natural, em especial, ficou evidente a probabilidade de corrosão da armadura de aço. Mas isso não deve
constituir motivo de rejeição, mas sim um elemento a ser levado em consideração na sua utilização, como, por
exemplo, em concreto massa ou concreto reforçado com barras poliméricas, e cria diretrizes para futuras pesquisas
com outros percentuais de substituição menores.
Palavras-chave: durabilidade; escória preta; concreto; propriedades.
Introducción
El hormigón de cemento portland constituye una mezcla homogénea de cemento, áridos finos y gruesos, agua,
adiciones y aditivos, que una vez unidos transita por dos estados: se manifiesta inicialmente como un líquido denso
hasta que ocurren las primeras reacciones de hidratación del cemento portland; y transcurridas entre una y tres horas,
pasa a un estado endurecido, incrementando progresivamente sus propiedades mecánicas y de durabilidad. En los dos
estados las propiedades dependen mucho de la materia prima empleada (De la Roz y Puig, 2021; Fogliatti et al., 2023;
Mendoza y Díaz, 2023). Como componentes que ocupan entre el 80% y el 85% de la masa del hormigón, la calidad y
propiedades de los áridos constituyen variables de enorme influencia en la calidad y propiedades del hormigón en los
dos estados. Los áridos mayoritariamente utilizados provienen de la trituración de las rocas, provocando la explotación
de canteras daños irreversibles al medio ambiente (Rea, 2023; Aguilar, 2024). Ha sido este uno de los motivos por el
cual, a nivel internacional, se han desarrollado investigaciones dirigidas a dar valor de uso a determinados desechos
industriales y de la construcción para su progresiva utilización como sustitutos de los áridos naturales. Entre estos
desechos industriales, se encuentra la escoria negra de horno de arco eléctrico (Villao, 2021; Costa et al., 2022).
El proceso de fabricación del acero en las acerías de horno de arco eléctrico, tanto común como especial, se
compone de dos etapas: en una primera, denominada metalurgia primaria y desarrollada en su totalidad en el horno
de arco eléctrico, se produce la fusión de las materias primas; y una segunda, denominada metalurgia secundaria o
afino del baño fundido, que se inicia en el horno eléctrico y finaliza en el horno cuchara (Rojas et al., 2021; Andrea y
Vera, 2021). La etapa de metalurgia primaria, también llamada de fusión, incluye una serie de fases como la de
oxidación, dirigida a eliminar impurezas de manganeso y silicio, la desfosforación y la formación de escoria
espumante en la que se acumulan todas las impurezas. Es precisamente de esta escoria espumante que se extraen las
escorias negras al final de la etapa de fusión (Rojas et al., 2021).
En la construcción, concretamente en la fabricación de hormigones hidráulicos de cemento portland, la literatura
científica recoge dos prestaciones principales para las escorias negras: su empleo como sustituto parcial de áridos
finos o gruesos; o su utilización como material cementante suplementario (Rojas et al., 2021; Andrea y Vera, 2021;
Dhanabal y Sushmitha, 2021; Pérez et al., 2021). Como áridos, las escorias negras se caracterizan por la elevada masa
específica, forma angular, textura superficial áspera, gran dureza y absorción de agua media; presentan buena
resistencia a la abrasión, fragmentación y compresión (Andrea y Vera, 2021; Dhanabal y Sushmitha, 2021; Pérez et
al., 2021; Rashad, 2022). Estas propiedades hacen que al comparar el árido siderúrgico con el convencional, se observe
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que el primero tiene un comportamiento físico y mecánico semejante o superior a los áridos provenientes de la
trituración de las rocas. Como en la mayoría de las aplicaciones se realiza la sustitución de tan solo una parte de los
áridos gruesos convencionales (Pérez et al., 2021), resulta insuficiente la información que se tiene sobre el
comportamiento durable de los hormigones elaborados totalmente con escoria negra, en particular cuando se sustituye
el 100% de los áridos gruesos, Se hace necesario por tanto, evaluar el comportamiento durable de hormigones que
emplean escoria negra como áridos y su influencia en la corrosión de las barras.
Para evitar el deterioro del hormigón se prevén diseños de mezclas que garanticen propiedades de durabilidad.
Entre las variables a tener presentes para garantizar un hormigón durable, se pueden mencionar la calidad del propio
hormigón, la agresividad del medio ambiente y la corrosión del acero de refuerzo (Benítez et al., 2020; Cedeño et al.,
2022; Guerra et al., 2023). Los principales factores de deterioro del hormigón pueden ser físicos o químicos (Zhang y
Su, 2019). La corrosión de las armaduras de refuerzo es el principal problema de durabilidad y uno de los aún no
resueltos satisfactoriamente por la tecnología del hormigón (Camacaro et al., 2023; Chiné et al., 2024). El modelo de
Tutti es el más difundido y aceptado hoy por la comunidad científica en los análisis de durabilidad, y tal como puede
apreciarse en la Figura 1, considera un período de iniciación y un periodo de propagación, en el cual la armadura se
corroe hasta llegar a un grado de deterioro que compromete la funcionalidad (Ossorio y Lorenzo, 2014; Chiriboga,
2022; Camacaro et al., 2023; Chiné et al., 2024).
Figura 1. Modelo de vida útil de las estructuras de hormigón armado según Tutti
(Osorio y Lorenzo, 2014).
Son diferentes los procedimientos recogidos en la bibliografía especializada para evaluar la durabilidad de las
estructuras. Entre los procedimientos más utilizados se encuentran la determinación de la resistividad eléctrica de
especímenes de hormigón (Guerra et al., 2019; Castañeda et al., 2021; Sohail et al., 2021); de la velocidad de
propagación de un pulso ultrasónico a través de la masa de este material (Lorenzi et al., 2017; Socarrás et al., 2020);
de la profundidad de penetración del agua a presión (Llanos et al., 2023); y de la penetración de iones cloruro en la
masa de hormigón (Guerra et al., 2019; Sohail et al., 2021; Castañeda et al., 2021; Freitas y Meira, 2023).
Precisamente, el presente artículo persigue el objetivo de exponer ante la comunidad científica, los resultados de
una investigación en curso en el Centro de Estudios para la Construcción y Arquitectura Tropical, perteneciente a la
Universidad Tecnológica de La Habana “José Antonio Echeverría”, que pretende evaluar el comportamiento durable
de un hormigón elaborado con escorias negras de horno de arco eléctrico como árido grueso, en sustitución del 100%
de gravilla proveniente de la trituración de rocas calizas, tomando como base los resultados en probetas de hormigón
de los ensayos de resistividad, velocidad del pulso ultrasónico, penetración de iones cloruro y penetración de agua a
presión.
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Materiales y Métodos
Para cumplir con el objetivo propuesto en la investigación se utilizó un modelo experimental de comparación
simple. El factor o variable independiente que se evaluó fue la sustitución del 100% de gravilla por árido grueso
obtenido de la trituración de escoria negra en la elaboración del hormigón. Se seleccionó la sustitución total de la
gravilla proveniente de rocas naturales por cuanto, en las investigaciones precedentes, se hicieron estudios de
sustitución parcial con resultados satisfactorios; pero no se encontraron resultados de investigaciones cuando se
sustituye el 100%.
Las variables dependientes medidas estuvieron formadas por un conjunto de propiedades manejadas por la
comunidad científica internacional (Guerra et al., 2019; Sohail et al., 2021) y utilizadas en Cuba (Socarrás et al., 2020;
Castañeda et al, 2021) para caracterizar la durabilidad de los hormigones, en este caso, resistividad eléctrica, velocidad
del pulso ultrasónico, penetración de iones cloruro y profundidad de penetración de agua bajo presión.
Materia prima empleada
La materia prima empleada en la investigación estuvo compuesta por cemento portland P-35 de uso general (NC
1340, 2020; ASTM C595/C595M, 2021), arena triturada, gravilla triturada y gravilla proveniente de la trituración de
la escoria, ambas con tamaño máximo de 19 mm, y aditivo superplastificante Dynamon SRC 20. Todos los
componentes empleados cumplieron las especificaciones normadas en Cuba. De esta materia prima, la única que
recibió tratamiento previo para la fabricación del hormigón fue la escoria negra. Este material no puede ser utilizado
de inmediato una vez recepcionado, ya que tiene que pasar previamente por un proceso de trituración y posterior
separación según su granulometría, con el fin de utilizarlo como un árido grueso, fotos de cuyo proceso se muestran
en la Figura 2
Figura 2. Trituradora modelo LEM 4825 empleada y muestra de la escoria triturada.
Dosificaciones empleadas en la investigación
Como el objetivo de la investigación radica en comprobar el comportamiento durable de un hormigón cuando se
sustituye el 100% del árido triturado por escoria, y no evaluar sus propiedades físicas y mecánicas, no fue necesario
el diseño propiamente de una dosificación específica, sino, que se tomó una de las dosificaciones empleadas por el
Centro de Estudios para la Construcción y Arquitectura Tropical para los servicios científico técnicos que desarrolla
este centro de investigaciones, a la que se le aplicó el modelo experimental planteado. La dosificación seleccionada
se correspondió con un hormigón de 40 MPa de resistencia a compresión a 28 días, elaborado con la materia prima
descrita. En este, la relación agua/cemento en masa fue de 0,4, propia de diseños de dosificaciones en ambientes muy
agresivos en Cuba. En base al diseño experimental previsto, se mantuvieron constantes las proporciones de cemento,
agua, arena y aditivo, sustituyendo la masa de gravilla natural triturada por igual masa de gravilla de escoria negra
triturada. La cantidad de aditivo empleado fue el suficiente para obtener una mezcla de consistencia blanda medida
con el cono de Abrams (NC ISO 1920-2, 2010). En la Tabla 1 se pueden apreciar las dos dosificaciones empleadas
para el desarrollo de la investigación: La dosificación 1 de control; la dosificación 2 con escoria.
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Tabla 1. Dosificación para un metro cúbico de hormigón utilizada en el experimento.
Materiales
Unidades
de medida
Dosificaciones de hormigón
Dosificación 1
Dosificación 2
Cemento
kg
463
463
Agua
kg
185
185
Arena
kg
850
850
Gravilla natural
kg
863
-
Gravilla de escoria
kg
-
863
Aditivo Dynamon SRC 20
L
1,75
1,75
Con cada una de estas dos dosificaciones fueron elaboradas las mezclas de prueba de 30 L en el laboratorio,
cantidad suficiente para confeccionar las probetas para los ensayos. El proceso de elaboración y curado de las probetas
hasta la edad de los ensayos, se efectuó siguiendo lo establecido, tanto en la norma cubana como internacional (NC
412, 2005; NC-ISO 1920-3, 2010). Los moldes utilizados para la confección de las probetas fueron cilíndricos de 100
x 200 mm, con un volumen 1,57 L.
Determinación y procesamiento de las variables dependientes del experimento
En el experimento, para cada dosificación se elaboraron dos mezclas de prueba, una principal y la otra su réplica.
A cada una de estas mezclas de prueba se le elaboraron tres probetas para los ensayos.
Resistividad
Para la determinación de la resistividad, se utilizó el equipo de fabricación inglesa marca CNS Farnell, dispositivo
de prueba de laboratorio para la medición rápida, fácil y precisa de la resistividad eléctrica superficial del hormigón
basada en la técnica de cuatro sondas (Wenner-Array), midiendo valores de resistividad a los 3, 7 y 28 días. El
procedimiento de medición de la resistividad se efectuó siguiendo las especificaciones establecidas en la norma
internacional (ASTM C1760, 2021). A cada probeta se le midieron cuatro valores de resistividad, lo que permitió
obtener en total 24 valores de cada dosificación para el procesamiento estadístico de los resultados. Al evaluar los
resultados se tuvieron en cuenta las recomendaciones establecidas por la red DURAR, reconocidas y utilizadas como
efectivas en el mundo académico. En la Tabla 2 se muestran las mismas.
Tabla 2. Criterios de evaluación para el riesgo de corrosión de la armadura según valores de resistividad por la Red
DURAR.
Resistividad eléctrica (kΩ.cm)
Riesgo de corrosión
< 10
Alto
10 – 200
Moderado
> 200
Poco
Velocidad del pulso ultrasónico
La velocidad del pulso ultrasónico en los hormigones elaborados con las dosificaciones, se determinó según lo
establecido en la norma cubana y la internacional (NC 231, 2002; ASTM C597, 2022), empleando para ello el equipo
Pundit Lab de fabricación suiza marca Proceq. Se midieron valores de velocidad del pulso ultrasónico a 3, 7 y 28 días
y para la evaluación de los resultados también se siguieron las especificaciones de la red DURAR que se muestran en
la Tabla 3.
Tabla 3. Criterios de evaluación para la calidad del hormigón de acuerdo con los resultados de la velocidad del pulso
ultrasónico según la Red DURAR.
Calidad del hormigón
Deficiente
Normal
Alta
Durable
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Penetración de iones cloruro
El procedimiento empleado para determinar la penetración de iones cloruro en el hormigón, se basó en la
medición de la cantidad de corriente eléctrica que pasa a través de un testigo, la cual está relacionada con la resistencia
del espécimen a la penetración de iones cloruro, siguiendo lo establecido en la norma internacional (ASTM C1202,
2012). Según esta, se mide la corriente con intervalos de 30 minutos en el período establecido entre 0 y 6 h. Se empleó
en la medición el equipo E3645A de fabricación estadounidense marca Agilent, recogiendo en la Tabla 4 los criterios
establecidos en la norma de referencia para evaluar la penetrabilidad de iones cloruro en el hormigón.
Tabla 4. Penetrabilidad de iones cloruro basada en la carga que pasa (ASTM C1202, 2012).
Carga que pasa (Coulomb)
Penetrabilidad de iones cloruro
>4000
Alta
2000 – 4000
Moderada
1000 – 2000
Baja
100 – 1000
Muy baja
<100
Despreciable
Penetración de agua bajo presión
La penetración de agua bajo presión permite medir hasta que profundidad puede entrar agua en un hormigón
sometido a presión hidrostática, determinada según lo establecido en la norma cubana y la española (NC 248, 2005;
UNE-EN 12390-8, 2020). Se efectuó a edades de 35 y 60 días, lo que está en correspondencia con las normas de
referencia, que plantean efectuar este ensayo siempre a edad superior a 28 días. De esta manera puede evaluarse la
variabilidad de los resultados en el tiempo.
En el procesamiento estadístico de los resultados de cada una de las variables de salida se empleó el programa
Statgraphics Centurion versión XIX, evaluando cada uno de los parámetros estadísticos y la existencia o no de
diferencias significativas entre las dos dosificaciones.
Resultados y Discusión
Resistividad
La Figura 3 muestra el comportamiento de la resistividad eléctrica media a las tres edades de ensayo de las dos
dosificaciones de hormigón.
Figura 3. Comportamiento de la resistividad eléctrica en las dos dosificaciones.
Al analizar el comportamiento, se puede concluir que la resistividad eléctrica en las dos dosificaciones de
hormigón estudiadas aumenta a medida que se incrementa la edad de ensayo, lo que se corresponde con las
investigaciones desarrolladas en estudios de durabilidad por Guerra et al. (2019) y Castañeda et al. (2021). Según las
investigaciones de Pérez et al. (2021), el hormigón elaborado empleando escoria negra en sustitución parcial de
gravilla triturada muestra menor resistividad que el hormigón de control, ya que la escoria negra como material
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presenta pequeñas porciones de hierro visibles en su composición, que son heredadas de su formación cuando se funde
la chatarra para hacer el acero, lo que las hace más conductoras y menos resistivas al paso de la corriente. Los
resultados obtenidos con 100% de sustitución de gravilla por escoria corroboran más aún lo obtenido por Pérez et al.
(2021) cuando se efectúa sustitución parcial, motivo por el cual el riesgo de corrosión en el acero del hormigón armado
elaborado con 100% de sustitución de gravilla por escoria es alto; mientras el hormigón control, elaborado con gravilla,
presenta sólo moderado riesgo.
Para comprobar si las diferencias eran estadísticamente significativas, los resultados fueron analizados a la edad
de 28 días utilizando el programa computacional Statgraphics Centurion versión XIX. En este tipo de investigación,
los valores del sesgo y la curtosis estandarizados pueden usarse para comparar si las muestras provienen de
distribuciones normales. Valores de estos estadígrafos fuera del rango de -2 a +2, indican desviaciones significativas
de la normalidad, lo que tendería a invalidar las pruebas que comparan las desviaciones estándar. En este caso, ambos
valores de sesgo y curtosis estandarizadas se ubicaron dentro del rango esperado, lo que posibilitó pasar a evaluar si
las diferencias entre las dos dosificaciones eran estadísticamente significativas. En el procesamiento estadístico
seguido, se rechazó la hipótesis nula sobre la igualdad entre las dos dosificaciones, o sea, se corroboró la existencia
de una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de resistividad de las dos dosificaciones, con un nivel
de confianza del 95%.
Velocidad del pulso ultrasónico
En la Figura 4 se pueden apreciar los resultados obtenidos al medir las velocidades del pulso ultrasónico
alcanzados por cada serie de probetas, en las tres edades de ensayo de ambas dosificaciones. A la izquierda, los valores
de velocidad del pulso ultrasónico alcanzados a las edades de 3, 7 y 28 días por el hormigón control elaborado
empleando gravilla triturada a modo de árido grueso; y a la derecha, los correspondientes al hormigón elaborado con
sustitución del 100% de la grava natural por escoria negra. Puede apreciarse que los valores medidos de velocidad de
propagación del pulso ultrasónico son menores cuando se sustituye el 100% de la gravilla por escoria, lo que se
corresponde con los resultados de las investigaciones efectuadas por Pérez et al. (2021), en este caso con sustitución
de hasta un 40%. La explicación de la disminución de la velocidad de propagación del pulso ultrasónico viene dada
por la existencia de mayor porosidad en los áridos provenientes de escoria siderúrgica. Sin embargo, los valores
obtenidos al medir la velocidad del pulso ultrasónico en las dos dosificaciones están por encima de los 4000 m/s, lo
que se corresponde con un hormigón durable según la red DURAR (Tabla 3).
Figura 4. Resultados de la velocidad del pulso ultrasónico.
Con independencia de cumplir con la red DURAR, se analizó la existencia o no de diferencias estadísticamente
significativas en la velocidad del pulso ultrasónico entre las dos dosificaciones, empleando igualmente el programa
Statgraphics Centurion versión XIX. Aquí también, los valores del sesgo y la curtosis se encuentran dentro del rango
de -2 a +2, lo que indica que las muestras provienen de una distribución normal, y al igual que ocurrió con la
resistividad, permite realizar las pruebas que comparan las medias y las desviaciones estándar, y determinar de esta
manera, si la diferencia entre los estadígrafos correspondientes a la velocidad del pulso ultrasónico de las dos
dosificaciones, son estadísticamente significativas. A diferencia de la resistividad, en esta propiedad se constata que
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no existen diferencias estadísticamente significativas con un nivel de confianza del 95%. De este resultado se infiere
que si bien, con la sustitución del 100% de escoria por gravilla disminuye lógicamente la velocidad de propagación
del pulso ultrasónico (Pérez et al., 2021), esta disminución no es significativa, manteniéndose como un hormigón
durable.
Penetración de iones cloruro
La Tabla 5 muestra los resultados obtenidos en el ensayo de penetración de iones cloruro. Los mismos, en
particular la carga total pasada, deben utilizarse con cautela especialmente en aplicaciones tales como el control de
calidad. Este método de ensayo puede dar lugar a conclusiones engañosas, ya que sus resultados son una función de
la resistencia eléctrica del espécimen y la presencia de materiales conductores embebidos puede tener un efecto
significativo.
En el hormigón control empleando a modo de áridos gruesos gravilla triturada, la carga total pasada es de 3524
culombios, por lo que según la norma internacional ASTM C1202 (2012) la penetrabilidad de iones cloruro tiende a
ser moderada. A diferencia de ello, en el hormigón que emplea a modo de áridos gruesos 100% de escoria negra, la
carga total pasada es de 10517 culombios, lo que infiere una penetrabilidad alta.
Tabla 5. Resultados del ensayo de penetración de iones cloruro en las dos dosificaciones.
Edad de las
mediciones (min)
Dosificación 1
Dosificación 2
Corriente
(amperios)
Carga total que pasa
por la probeta
(culombios)
Corriente
(amperios)
Carga total que pasa
por la probeta
(culombios)
0
0,126
3524
0,322
10517
30
0,141
0,406
60
0,152
0,463
90
0,162
0,510
120
0,171
0,539
150
0,179
0,552
180
0,186
0,570
210
0,192
0,568
240
0,198
0,572
270
0,202
0,586
300
0,206
0,607
330
0,210
0,622
360
0,214
0,636
Era esperado el incremento de la penetrabilidad de iones cloruro, ya corroborada por las investigaciones de Pérez
et al. (2021) y Rojas et al. (2021) con sustitución parcial de gravilla triturada por escoria siderúrgica, aunque no en los
niveles obtenidos. En este caso, con sustitución del 100% de la gravilla, la carga pasada es superior a la obtenida en
las anteriores investigaciones, y, por tanto, alta la penetrabilidad esperada de iones cloruro en el hormigón, lo que
incrementa la probabilidad de corrosión de las armaduras de refuerzo. La explicación a este fenómeno puede buscarse
en la mayor porosidad de la escoria en relación con la gravilla empleada en la dosificación control; pero puede ser
también un resultado engañoso por la presencia de residuos ferrosos en la escoria, con mayor conductividad.
Sometidos estos resultados a evaluación estadística mediante el programa Statgraphics Centurion versión XIX, se
constata la existencia de diferencias estadísticamente significativas en los resultados de este parámetro entre la
dosificación control y la dosificación con 100% de escoria.
Profundidad de penetración de agua a presión
La Tabla 6 muestra los resultados del ensayo de la profundidad de penetración del agua bajo presión, medida a
edades de 35 y 60 días, con una diferencia de 25 días entre cada medición, lo que permite observar su variabilidad en
el tiempo.
Aquí el resultado obtenido a edad de 35 días no se corresponde con el obtenido a edad de 60 días. A la primera
de estas edades, la profundidad de penetración de agua a presión es mayor en el hormigón elaborado con áridos gruesos
naturales que en el hormigón fabricado con 100% de escoria negra; contradictoriamente, ya a los 60 días, la
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profundidad de penetración del agua a presión empleando escoria es casi la misma que la obtenida empleando áridos
naturales. El resultado permite inferir que el hormigón elaborado con escoria, va incrementando la profundidad de
penetración del agua a presión en el tiempo, lo que puede explicarse también debido a que este árido siderúrgico es
más poroso que el árido proveniente de la trituración de rocas naturales y presenta un porciento de absorción de agua
mayor que la gravilla, estando el hormigón fabricado con ellos más expuesto a la acción de agentes agresivos presentes
en el agua, que los hormigones fabricados con áridos naturales. Sin embargo, evaluados los resultados mediante el
programa Statgraphics Centurion, la diferencia no es estadísticamente significativa, por lo que se recomienda
continuar la investigación realizando ensayos de profundidad de penetración de agua a presión a edades superiores a
los 60 días, comparando con los valores obtenidos.
Tabla 6. Resultados del ensayo de profundidad de penetración de agua bajo presión.
Edad del
ensayo (días)
Dosificación
Peso antes del
ensayo (g)
Peso después
del ensayo (g)
Profundidad
máxima (cm)
Área de penetración
(cm²)
35
1
1828,20
1831,60
2,1
12,00
60
1819,08
1821,16
2,1
15,15
35
2
1780,40
1782,60
1,2
8,30
60
1810,90
1812,79
2,2
11,28
Conclusiones
La sustitución total de gravilla triturada por escoria demuestra disminución en las propiedades de durabilidad del
hormigón. A través de los ensayos de resistividad, penetración de iones cloruro, penetración de agua a presión y
velocidad de propagación del pulso ultrasónico, se demuestra que la sustitución total de la gravilla puede favorecer
los procesos de corrosión del acero en su etapa de iniciación; y en la etapa de propagación, acelerar el proceso. Como
conclusión, no debe emplearse la sustitución total de la gravilla por escoria en hormigones reforzados con barras de
acero, pero sí es factible su empleo en hormigones no reforzados o en hormigones reforzados con barras de polímeros.
Una segunda conclusión importante, teniendo en cuenta que físicamente no es elevada la diferencia de los
resultados de los ensayos entre hormigón de control y hormigón con sustitución total de gravilla por escoria, es la
necesidad de dar continuidad a la investigación con sustitución parcial de la gravilla natural por escoria en porcientos
no investigados anteriormente.
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Editor Asociado: Elia Mercedes Alonso Guzman
Departamento de Materiales de la Facultad de Ingeniería Civil
Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia, 58030, México
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DE LA
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UNIVERSIDAD
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Esta revista fue editada en formato digital y
publicada en diciembre 2024, por el Fondo
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