Executive Secretary
XIV International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials
ESTRUCTURAS 2025
3rd International Workshop on Sustainable Production and Use of Cement and Concrete
Abstract
The Alkali-Silica Reaction (ASR) constitutes a critical deterioration mechanism in concrete, where cement alkalis, reactive silica from aggregates, and moisture generate an expansive gel that cracks structures, compromising their service life and safety. Global studies document damage in dams, bridges, and tunnels, with repair costs up to 300% higher than the initial investment. To mitigate this risk, calcined clays (metakaolin, LC³ cement) emerge as a technical and sustainable solution: their amorphous aluminosilicate structure irreversibly captures Na⁺/K⁺ ions, reducing the pore solution pH to <13.0 (critical threshold for silica dissolution), and consumes portlandite to form non-expansive C-A-S-H phases. Dosed at 20-25% of cement, they reduce ASR expansion by over 90% while enhancing impermeability and lowering the CO₂ footprint by 40% through clinker replacement. Their efficacy is amplified with complementary strategies, such as a water-to-cement ratio ≤0.45 and mix-design optimization for particle packing. Successful implementation demands rigorous protocols: aggregate characterization, comprehensive total alkali calculation (≤3.0 kg/m³), and statistical dosage control. Thus, calcined clays redefine concrete durability, transforming risk into an opportunity to build resilient, low-carbon infrastructure.
Resumen
La Reacción Álcali-Sílice (RAS) constituye una patología crítica en el hormigón, donde álcalis del cemento, sílice reactiva de áridos y humedad generan un gel expansivo que fisura estructuras, comprometiendo su vida útil y seguridad. Estudios globales documentan daños en presas, puentes y túneles, con costes de reparación hasta 300% superiores a la inversión inicial. Para mitigar este riesgo, las arcillas calcinadas (metacaolín, cemento LC3) emergen como solución técnica y sostenible: su estructura aluminosilícica amorfa captura irreversiblemente iones Na⁺/K⁺, reduciendo el pH de la solución porosa a <13.0 (umbral crítico para la disolución de sílice), y consumen portlandita para formar fases C-A-S-H no expansivas. Dosificadas al 20-25% del cemento, disminuyen la expansión RAS en más de un 90%, mientras mejoran la impermeabilidad y reducen la huella de CO₂ en un 40% al reemplazar clínker. Su eficacia se potencia con estrategias complementarias: como la relación agua/cemento ≤0.45, selección del diseño de mezcla que optimicen el empaquetamiento. La implementación exitosa exige un protocolo riguroso: caracterización de áridos, cálculo integral de álcalis totales (≤3.0 kg/m³) y control estadístico de dosificación. Así, las arcillas calcinadas redefinen la durabilidad del hormigón, transformando un riesgo en una oportunidad para construir infraestructuras resilientes y bajas en carbono.
About The Speaker
Dr. CT. Yosvany Díaz Cárdenas
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