1.- CORROSIÓN La corrosión en el concreto reforzado se puede definir como la oxidación destructiva de materiales metlicos en un medio especifico. La corrosión ocurre como resultado de la formación de una celda electro!u"mica# la cual consiste en cuatro elementos principales$ a% &n nodo nodo## donde donde ocurre ocurre la oxidación oxidación.. '% &n ctodo ctodo## donde donde ocurre ocurre la reducción. reducción. c% &n cond conduc ucto torr met metlilico co## dond donde e la corr corrie ient nte e el(c el(ctr tric ica a es el flu) flu)o o de electrones. d% &n electro electrolito lito** en este caso caso el concret concreto# o# donde donde la corrien corriente te el(ctric el(ctrica a es +enerada por el flu)o de iiones ones en un medio acuoso. ,l proceso de corrosión en el concreto reforzado se +enera de la si+uiente manera$
i+ura 1.1 ,lementos constituentes de la celda de corrosión. La corrosión electro!u"mica del acero en el concreto resulta de la falta de uniformidad en el acero /diferentes aceros# soldaduras# sitios activos so're la superficie del acero%# contacto con metales menos activos# as" como# de las 0etero+eneidades en el medio !u"mico o f"sico /concreto% !ue rodea al acero.
.- CONCR,2O R,OR345O 5efinimos al concreto reforzado como la unión entre concreto acero* 6,n t(rminos +enerales# el concreto u 0ormi+ón puede definirse como la mezcla de un material a+lutinante /Cemento 7ortland 8idrulico%# con un material de relleno /a+re+ados%# a+ua eventualmente aditivos# !ue al endurecerse forma un todo compacto despu(s de cierto tiempo es capaz de soportar +randes esfuerzos9. ,l determinar las cantidades relativas para producir un concreto económico !ue cumpla con las especificaciones de la norma# las cuales mencionan caracter"sticas# como* tener una 'uena mane)a'ilidad# endurecer a la velocidad apropiada# dura'ilidad# esta'ilidad# propiedades de resistencia# módulo de elasticidad apariencia adecuada.* el acero !ue se utiliza depende en +ran medida de las especificaciones de la estructura a construir* puede ser acero +alvanizado# acero inoxida'le o lo !ue se utiliza com:nmente$ acero al car'ón o de refuerzo. La relación existente entre el concreto el acero de refuerzo# se 'asa en !ue el concreto provee de una protección tanto !u"mica como f"sica en contra de la corrosión. La protección !u"mica se de'e a la alcalinidad del concreto# la cual produce una capa de óxido en la superficie del acero impidiendo !ue el acero contin:e corro(ndose. ,l concreto tam'i(n funciona como una capa f"sica protectora en contra de los a+entes am'ientales /ox"+eno# a+ua# cloruros# dióxido de car'ono% !ue puedan despasivar al acero e iniciar su corrosión. Sin em'ar+o# en un am'iente a+resivo# a+entes !u"micos como los cloruros o sulfatos del a+ua de mar# o el dióxido de car'ono de un am'iente ur'ano# se pueden acumular en la superficie del concreto lentamente se transporta a trav(s del recu'rimiento de concreto 0asta lle+ar al acero. .1 Cemento 7ortland ,l cemento es una de las materias primas ms populares e indispensa'les de la construcción. 6,s un material a+lomerante !ue tiene propiedades de ad0erencia co0esión# las cuales permiten unir fra+mentos minerales entre s"# para formar un todo compacto con resistencia dura'ilidad adecuada9. Se o'tiene principalmente de rocas
calizas arcillas pulverizadas# estas son puestas en un 0orno rotatorio las cuales al someterlas a altas temperaturas se o'tiene Clin;er. ,l Clin;er al ser triturado adicionado con eso forma el cemento. Se+:n la dosificación de las materias primas se producen diferentes tipos de cemento.
. 4+re+ados Naturales Son a!uellos materiales inertes# de forma an+ular# natural o artificial# !ue son llamados tam'i(n ridos. Se dividen en dos +rupos$ los a+re+ados finos los a+re+ados +ruesos. Los primeros poseen part"culas !ue tienen un dimetro inferior a <#=> mm no menor de ?#?=> mm se les conoce como arena. @ los se+undos poseen part"culas !ue tienen un dimetro maor a <#=> mm se le conoce como +rava. Los a+re+ados naturales se o'tienen de la explotación de fuentes naturales como depósitos de arrastres fluviales canteras. 2odas las part"culas !ue provienen de los a+re+ados tienen su ori+en en una masa maor a la !ue se 0a fra+mentado por procesos como a'rasión o mediante la trituración mecnica realizada por el 0om're# por lo !ue +ran parte de sus caracter"sticas vienen dadas por la roca madre !ue le dio su ori+en. .A 4+re+ados Reciclados Son a!uellos procedentes de Residuos de Construcción 5emolición /RC5%. ,stos materiales son triturados para lo+rar un tamaBo deseado para ser usado en la mezcla de concreto. Como estos materiales provienen de construcción demolición de estructuras o'ras civiles# pueden contener diferentes tipos de materiales como cermica# plstico# vidrio# madera# entre otros. 4ntes de procesar triturar todos estos materiales de'en ser de'idamente seleccionados separados. 8o en d"a existe una amplia +ama de a+re+ados reciclados por lo cual se de'e 0acer su respectiva clasificación se+:n sus compuestos# caracter"sticas o aplicaciones. La RIL, /International union of la'oratories and experts in construction# materials# sstems and
structures% fue fundada en )unio de 1D<= con el propósito de promover la cooperación cient"fica en el rea de los materiales de construcción de las estructuras 'usca promover la construcción sosteni'le se+ura# con me)ores prestaciones costos ms reducidos para la sociedad. 5entro de las venta)as ms destacadas de los a+re+ados reciclados !ue estn constituidos por Residuos de Construcción 5emolición se encuentra !ue no desprenden olores# no atraen +randes cantidades de parsitos casi el =>E de los residuos !ue +enera una o'ra son inertes estos materiales son los !ue pueden ser reutilizados. .<.- aditivos. 6Los aditivos son considerados un in+rediente ms en el concreto son empleados para la modificación de las propiedades de este# de tal modo !ue se lo 0a+an ms adecuado para las condiciones de tra'a)o o por econom"a9. Los aditivos se clasifican de acuerdo a su función. 4 continuación se muestran los tipos de aditivos$ •
4ditivos inclusores de aire.
•
4ditivos reductores de a+ua.
•
4ditivos retardantes.
•
4ditivos acelerantes.
•
4ditivos superplastificantes.
•
4ditivos minerales.
Se da la definición de los aditivos s:per plastificantes# puesto !ue con este tipo de aditivo se va a tra'a)ar. 4ditivos s:per plastificantes$ 6Son sustancias !u"micas o com'inaciones de sustancias !u"micas !ue cuando se adicionan a un concreto normal# le imparten una mane)a'ilidad extrema o le proporcionan una +ran reducción de a+ua9. ,ntre las caracter"sticas ms importantes de este tipo de aditivos# se encuentra la producción de un concreto fluido el
aumento de la mane)a'ilidad del concreto# es decir# 'rinda maores asentamientos a la mezcla del concreto. A.- CORROSIÓN 7OR 7,N,2R4CIÓN 5, CLOR&ROS La penetración de cloruros se produce cuando se dan diferencias de concentración entre dos puntos# lo !ue resulta ser el mecanismo de difusión en estructuras completamente sumer+idas o en contacto permanente con a+ua de mar. ,n cam'io# en zonas a(reas o sometidas a la acción de las mareas o salpicaduras se producen ciclos de 0umedad secado# !ue dan lu+ar a mecanismos ms rpidos de penetración de cloruros# a !ue adems de la difusión aparecen fenómenos de a'sorción capilar !ue conducen a difusividades ms elevadas. La porosidad del concreto es sin duda un factor crucial en todos estos fenómenos# a !ue la penetración ser ms rpida cuando la porosidad del recu'rimiento resulte ser maor. 4s"# a 'a)as relaciones aFc relativamente altos contenidos en cemento# dan una cierta +arant"a de lentas velocidades de penetración de los cloruros. ,l tipo de cemento su capacidad de retener o com'inar cloruros es otro de los parmetros relevantes del proceso. La se+unda le de ic; es la ms utilizada actualmente para 0allar los coeficientes de difusión de cloruros 5 en estructuras reales en la'oratorio# con el fin de 0acer predicciones. Sin em'ar+o# cada vez aparecen ms datos !ue seBalan las limitaciones !ue presenta esta ecuación !ue se manifiesta especialmente en la escasa relación entre los resultados de la'oratorio los de estructuras reales. La posi'le causa de estas limitaciones puede tener varias )ustificaciones$ •
Gue los ensaos de la'oratorio no refle)en la realidad de'ido a !ue el coeficiente de difusión no sea constante# sino !ue disminua con el tiempo.
•
Gue el l"mite de cloruros para despasivar la estructura sea muc0o ms elevado !ue el !ue consideran las normas /?.
•
La 0ipótesis de las condiciones de contorno !ue llevan a la solución a trav(s de la función error /erf Hx% no sean las apropiadas sea necesario utilizar otro tipo de condiciones. Como# por e)emplo$
a% Gue contemplen el 0ec0o de !ue la superficie del concreto tiene una composición distinta al concreto interior /efecto piel%# 0aciendo si+nificativamente diferente la difusividad /5% en am'as zonas.
'% La variación de Cs con el tiempo# principalmente por el lavado de lluvias.
c% Cómo var"a el coeficiente 5 con la concentración de cloruros.
d% Cómo afecta el enve)ecimiento del concreto /0idratación%.
e% Cómo var"a con el tipo de cemento.
f% Las condiciones climticas de entorno de la estructura.
,n cuanto al l"mite de cloruros !ue puede +enerar la despasivación de la armadura# se acepta como valor l"mite en el a+ua de amasado del concreto el ?.
identificado varios factores !ue pueden afectar a la no existencia de un valor :nico de um'ral de cloruros para producir la despasivación de la armadura$ 1. 2ipo contenido en cemento. . ,stado superficial del acero. A. 7orosidad del concreto. <. 2emperatura. >. 7otencial electro!u"mico !ue presenta la estructura. K. elocidad de penetración de Cl- /adicionados# penetración%. =. Caracter"sticas espesor de la capa pasivante. M. Condiciones meteoroló+icas predominante en el rea de entorno. 4l+unos de estos factores son dif"cilmente controla'les en forma aislada# lo !ue finalmente conduce a !ue el estudio de'a llevarse a trav(s de tratamientos estad"sticos !ue permitan definir los ran+os de variación# se+:n al+uno de los factores descritos. <. CORROSIÓN 7OR C4RON424CIÓN 7or otra parte# la p(rdida de alcalinidad del concreto denominada como car'onatación tam'i(n es un pro'lema !ue actualmente afecta a muc0as estructuras en el pa"s# este fenómeno ocurre cuando el dióxido de car'ono CO reacciona con la 0umedad dentro de los poros del concreto convierte al 0idróxido de calcio Ca /O8% con un p8 de 1 a 1A# a car'onato de calcio CaCOA !ue tiene un p8 menos alcalino /ver fi+ura <.1%. ,l 0idróxido de calcio los iones de sodio /Na% potasio /% por su alta alcalinidad# forma en el acero de refuerzo em'e'ido en el concreto una capa pasiva de 0idróxido de 0ierro e /O8%# !ue lo cu're prote+e de la corrosión. La permanencia de esta capa depende de !ue el concreto conserve dic0a alcalinidad# la !ue al descender ante la presencia de dióxido de car'ono en el
concreto# el acero pierde su capa pasiva# se considera un p8 menor a 11 para !ue se inicie este efecto. Los factores !ue afectan durante la car'onatación son$ el contenido de 0umedad* el contenido de CO SO en el am'iente atmosf(rico* la permea'ilidad del concreto. ,l contenido de 0umedad relativa am'iental es un factor importante para !ue exista car'onatación# pero con maor rapidez en el intervalo de >? - =?E aproximadamente* a 'a)as 0umedades no 0a suficiente a+ua en los poros del concreto para !ue se disuelva el dióxido de car'ono en 0umedades altas# los poros se 'lo!uean evitan el in+reso del dióxido de car'ono /ver ta'la <.1%. 7roceso de car'onatación del concreto con acero de refuerzo.
i+ura .. 7roceso de car'onatación en relación con la 0umedad relativa.
2a'la .1 ,l contenido de CO en la atmósfera# depende en +ran medida de la actividad económico-industrial !ue se desarrolle en el lu+ar a !ue existen +randes diferencias en una zona ur'ana a una zona rural# siendo maores en la primera* aun!ue para !ue se inicie el fenómeno de car'onatación del concreto# se re!uiere una pe!ueBa cantidad de concentración de CO# !ue normalmente se encuentra en la atmósfera# !ue est en el ran+o de ?.?AE. La permea'ilidad del concreto es otro factor !ue se de'e de controlar# a !ue un concreto mu permea'le se car'onatar rpidamente# por tener poca resistencia a la penetración de los fluidos. 7ara o'tener un concreto poco permea'le son necesarios a+re+ados de 'uena calidad# una pasta de cemento con relación a+uaFcemento 'a)a# la inclusión de puzolanas. 4s" como se indicó# am'os pro'lemas tienen una relación directa con los parmetros metereo !u"micos del am'iente al cual se encuentran expuestas las estructuras. ,n (xico tenemos una diversidad de climasFmicroclimas !ue permitirn# con esta investi+ación definir acertadamente los niveles !ue causan la corrosión en la estructura. ,sto en con)unto con los resultados de las evaluaciones f"sico-!u"mica electro!u"mica de los diferentes 'lo!ues de concreto expuestos# permitirn definir diseBos adecuados para o'ras de concreto dura'les# as" como reparar las a existentes !ue presentan este pro'lema.
5&R4R
474 2rocónis# O.# Romero# 4.# 4ndrade# C.# 8elene# 7.# P 5"az# I. /1DD=%. anual de inspección# evaluación dia+nóstico de corrosión en estructuras de 0ormi+ón armado. CYTED, Red Temática XV. B. Durabilidad de la armadura, Río de Janeiro, Brasil .
