Pimentel 2016 CLORUROS Y SULFATOS SOLUBLES ENSUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS “CLORUROS Y SULFATOS SOLUBLES EN SUELOS Y AGUAS SUBTERRANEAS” UNIVERSIDAD “SEÑOR DE SIPAN” FACULTAD DE INGENIERIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL DOCENTE: Ing. Pedro Patazca Rojas INTEGRANTES  CÓNDOR TAPIA JOSÉ FERNANDO  GAMARRA CAPUÑAY EDINSON  MALHABER MONTENEGRO MIGUEL  PERALTA SANCHEZ MIGUEL  YOCYA FIESTAS LUIS FERNANDO

Los suelos y las rocas pueden contener elementos y compuestos químicos que impidan o restrinjan el uso de un suelo, generalmente para rellenos (p.e. terraplenes de carretera), o bien que ataquen a los materiales que constituyen partes de una obra que se encuentren en contacto con el terreno (p.e. el hormigón en cimentaciones o muros, tuberías de fundición, etc.).

En este trabajo de investigación nos concentraremos en analizar las problemas, causas y consecuencias de la presencia de los sulfatos y cloruros en los suelos con fines ingenieriles y que ensayos específicos y técnicas de deben aplicar en cualquier EMS recopilados en diversos manuales de ensayos reproducidos por asociaciones como la ASTM (American Society for Testing Materials), AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials).

Conocer los problemas y efectos que ocasionan la presencia de cloruros y sulfatos en suelos y aguas subterráneas para fines de la ingeniería civil.  Establecer el procedimiento de ensayo para la determinación cuantitativa de sulfato y del ion cloruro soluble en agua contenido en suelos y agua subterránea.  Mediante los resultados de los ensayos de cloruros y sulfatos, se podrá recomendar el tipo de cemento a usar para la cimentación.

NORMATIVIDAD:  Reglamento Nacional de Edificaciones – Norma E – 050: Suelos y Cimentaciones.  Reglamento Nacional de Edificaciones – Norma E – 060: Concreto Armado.  Contenido de Cloruros Solubles en Suelos y Aguas Subterráneas – NTP (2002) – AASHTO T291.  Contenido de Sulfatos Solubles en Suelos y Aguas Subterráneas – NTP (2002) – AASHTO T290.

DEFINICIONES:

CLORURO: El ión cloruro (Cl‾), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual.

ACCIÓN DE CLORUROS Los cloruros se hallan en el ambiente en las zonas cercanas al mar, en el agua marina, y en ciertos suelos y aguas contaminadas de manera natural o artificial Los cloruros tienen una acción insignificante sobre el concreto desde el punto de vista de la agresión química directa, pero erradamente se le considera en muchas oportunidades causantes del deterioro que es producido por otros agentes. Hay que tener perfectamente claro que el concepto de que los cloruros no tiene acción perjudicial directa sobre el concreto, sino a través de su participación en el mecanismo de la corrosión de metales embebidos en el concreto, produciéndose compuestos de hierro que al expandirse rompen la estructura de la pasta y agregados.

 METODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACION CUANTITATIVA DE CLORUROS SOLUBLES EN SUELOS Y AGUA SUBTERRANEA.  METODO DE ENSAYO PARA LA DETERMINACION CUANTITATIVA DE SULFATOS SOLUBLES EN SUELOS Y AGUA SUBTERRANEA. ENSAYOS DE LABORATORIO:

NORMA: NTP (2002) – AASHTO T291  Este método de ensayo se basa en el procedimiento de Mohr para la determinación del ión cloruro con nitrato de plata.  Este método es adecuado para análisis de soluciones cuyo pH esté comprendido entre 6.0 y 8.5.

Se debe tener en cuenta:  Los fenómenos corrosivos del ión cloruro a las cimentaciones se restringe al ataque químico al acero de refuerzo del concreto armado.  Cuando el contenido de ión cloro que se ha determinado sea mayor 0,2 %, o cuando el contenido de ión cloro en contacto con la cimentación en el agua sea mayor de 1000 ppm el Profesional Responsable debe recomendar las medidas de protección necesaria.

Aparatos para la Muestra de Agua. Aparato de filtración Filtro de membrana Filtro de papel PREPARACION DE LAS MUESTRAS DE ENSAYO Aparatos para la Muestra de Suelo. Balanza Aparatos de secado Tamices Aparatos de Pulverización Centrifuga

PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO Tomar una alícuota de 30 mL de extracto de suelo o de 100 mL de la muestra de agua subterránea para la determinación del ión cloruro. De ser necesario podría tomar una alícuota diluida. Verificar el pH y titular como sigue: a. Verificar el pH con un pH-metro o con papel indicador. Si el pH está en el rango de 6 a 8, continuar inmediatamente con el paso b. Si el pH está debajo de 6,0 añadir bicarbonato de sodio para ajustarlo al rango anteriormente señalado; si el pH está por encima de 8.0; añada ácido nítrico para ajustarlo al rango requerido. b. Añadir 1 mL de la solución indicadora de cromato de potasio.

. c. Titular con la solución de nitrato de plata hasta que el indicador comience a virar del color amarillo al rojo. Si la titulación consume más de 30 ml, tomar una alícuota más pequeña a fin de mantener la titulación por debajo de este valor. Diluir con agua cualquier alícuota más pequeña hasta aproximadamente 50 ml antes de la titulación. d. Anotar el volumen de AgNO 3 empleado hasta llegar al punto final y calcular el contenido de cloruro. e. Restar los 0,2 ml de consumo del blanco o el volumen del blanco determinado líneas arriba.

Videos para determinar Cloruros

CÁLCULOS

 NORMA: NTP (2002) – AASHTO T290. Aparatos para la Muestra de Agua. Aparato de filtración Filtro de membrana Filtro de papel Aparatos para la Muestra de Suelo. Balanza Aparatos de secado Tamices Aparatos de Pulverización Centrifuga

PROCEDIMIENTO MÉTODO A (MÉTODO GRAVIMÉTRICO) Pipetear 30 ml del extracto de suelo (o 50 ml de la muestra de agua subterránea) en un vaso de 250 ml. Si se usa una alícuota menor de 30 ml, utilizar un factor apropiado de dilución. Calentar la solución hasta ebullición y lentamente añadir 5 ml de solución caliente de BaCl 2 Mantener la temperatura justo por debajo del punto de ebullición hasta que el líquido comience a clarificarse y los precipitados hayan sedimentado completamente. En ningún caso el período de sedimentación puede ser menor de 2 horas.

Filtrar la suspensión de BaSO 4 sobre un papel de filtro de textura fina, libre de ceniza, y lavar el precipitado con agua caliente hasta que los lavados se encuentren libres de cloruros. Esto se comprobará ensayando las últimas porciones de lavado con solución de AgNO 3. Evitar excesivos lavados. Si algo de BaSO 4 pasa a través del filtro, vaciar nuevamente el filtrado a través del filtro. Colocar el papel de filtro y su contenido en un crisol de platino previamente tarado y carbonizar lentamente hasta consumir el papel sin dejarlo arder. Calcinar el residuo aproximadamente a 800 °C por 1 hora, o hasta que todo el carbón se haya consumido. Añadir una gota de H 2 SO 4, unas cuantas gotas de HF y evaporar bajo campana extractora para eliminar la sílice como tetrafluoruro de silicio (SiF 4 ). Volver a calcinar a temperatura cercana a 800 °C, enfriar en desecador y pesar el BaSO 4.

CÁLCULOS

PROCEDIMIENTO MÉTODO B (MÉTODO TURBIDIMÉTRICO). Pipetear en un vaso de 200 ml, 50 ml de la muestra clara del extracto de suelo (o de la muestra de agua subterránea) conteniendo entre 0.5 y 5 mg de ión sulfato. Diluir a 50 ml con agua si fuera necesario, y añadir 10 ml de solución de glicerina (o alternativamente la solución de carboximetilcelulosa de sodio) y 5 ml de solución de NaCl. Si se usa una muestra menor de 50 m utilizar el factor de dilución apropiado. Llenar una celda de 40 mm con la solución de la muestra; limpiarla con un paño limpio y seco, y colocarla en el compartimento de celda. Ajuste el colorímetro a CERO de absorbancia (100 % de transmitancia) con esta solución (blanco). Esto compensa la presencia de materia insoluble en ácido que no haya sido filtrada, la presencia de color, o ambos.

Regresar la solución de la celda al vaso y adicionar, con agitación, 0.3 g de cristales de BaCl 2.2H 2 O (NOTA 7). Continuar agitando suavemente la solución por 1 minuto. Dejar reposar por 4 minutos y agite otra vez por 15 segundos. Llenar la celda como se explicó antes, e inmediatamente realizar las lecturas con el fotómetro. Si se sospecha de interferencias, diluya la muestra con igual volumen de agua, y determine la concentración de sulfato nuevamente. Si el valor determinado es la mitad que en la muestra sin diluir, se asume que no hay interferencia.

 La concentración de iones está muy ligada con la resistividad, mientras más concentración de sales más conductor el suelo, y por lo tanto menor su resistencia.  Entre las sales más comunes presentes en los suelos están los silicatos, carbonatos de calcio y magnesio, óxidos de aluminio y hierro insoluble, y otras sales solubles como cloruros y sulfatos de sodio, potasio, calcio y magnesio.  Los aniones cloruros y sulfatos contribuyen a la corrosión ya que pueden romper localmente películas pasivas, facilitando la aparición de corrosión por picadura en caso del cloruro, y por su posible partición en reacciones bilógicas con baterías sulfatoreductoras en el caso de sulfatos.

 AASHTO.- (American Association of State Highway and Transportation Officials)  Adsorción.- Concentración excesiva de moléculas o iones en una superficie, incluyendo cationes y aniones intercambiables en las partículas del suelo.  Aglomerado.- Material compacto compuesto por pequeños fragmentos o partículas de distinto materiales.  Alícuota.- Es una parte que se toma de un volumen (alícuota líquida) o de una masa (alícuota sólida) iniciales, para ser usada en una prueba de laboratorio, cuyas propiedades físicas y químicas, así como su composición, representan las de la sustancia original.prueba de laboratorio  Anión.- Ion con carga negativa.  Arcilla.- Partícula mineral, cuyo diámetro es menor de mm y en la que se realiza la adsorción de cationes.  ASTM.- (American Society for Testing Materials  Carbonatos.- El contenido de carbonatos en el suelo, es sumamente importante ya que influye en las características físicas como la permeabilidad al aire y al agua, la porosidad, estabilidad de los agregados y en características químicas como retención de fosfatos, micronutrientes y metales pesados.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] Ministerios de Vivienda, Construcción y Saneamiento. Reglamento Nacional de Edificaciones. Novena edición, Editorial MEGABYTE [2] Norma Técnica Peruana, NTP Método de ensayo para la determinación cuantitativa de cloruros solubles en suelos y agua subterranea. Primera Edicion,INDECOPI [3] Norma Técnica Peruana, NTP Método de ensayo para la determinacion cuantitativa de sulfatos solubles en suelos y agua subterranea. Primera Edicion,INDECOPI [4] Wrcingeo SAC. Proyecto “Edificio Abancay - Junín”. Obtenida el 20 de febrero del 2016, de