domingo, 21 de mayo de 2006

Modernos Inhibidores permiten detener la Corrosion de Armaduras en el Hormigon Armado

Introducción

El hormigón armado es el material más extensamente empleado en la construcción debido a sus notables ventajas en versatilidad, resistencia y durabilidad comparado con otros materiales. Sin embargo, producto de las acciones físicas, químicas y mecánicas a las cuales la estructura es sometida a través del tiempo, se producen deterioros en el hormigón a menudo en plazos menores a los deseados.

La corrosión electroquímica del acero de las armaduras del hormigón es uno de los daños más frecuentes que ocasionan graves deterioros en las estructuras de hormigón armado. El fenómeno se desarrolla invisible y lentamente al interior de la estructura y cuando muestra signos visibles en el exterior, obliga a reparaciones costosas y muchas veces al cierre de las vías o instalaciones, sumándose el costo del lucro cesante al costo de la reparación.

Los efectos de la corrosión de las armaduras influyen directamente sobre el acero, sobre el hormigón y sobre la adherencia acero-hormigón. En el acero se va produciendo una pérdida de sección, que implica una pérdida de la capacidad estructural del elemento. Como consecuencia de la corrosión, el hormigón de recubrimiento de las armaduras primero se fisura y luego se desprende debido a que los productos originados durante la corrosión tienen un volumen mayor que el acero original, produciéndose un incremento de volumen que transmite tensiones al hormigón provocando su deterioro.




Causas de la corrosión de armaduras

Durante la hidratación del cemento se libera hidróxido de cálcico, también llamado portlandita, que otorga carácter básico al hormigón, situando al pH entre 12 y 13. Con estos valores de pH el acero de las armaduras se encuentra pasivado, es decir, recubierto con una capa de óxidos, compacta y continua, que lo mantiene protegido de la corrosión.

Si bien existen varias causas que pueden dar lugar a la destrucción de la capa pasivante del acero, en la práctica los factores que promueven la corrosión electroquímica de las armaduras en el interior del hormigón son mayoritariamente la carbonatación y la presencia de cloruros, o ambos factores en conjunto, ayudados por el fisuramiento o la porosidad del hormigón que permite el paso hasta las armaduras de oxígeno, humedad y de diversos agresores del medio.


Carbonatación del Hormigón

El anhídrido carbónico CO2 contenido en el aire penetra en las aberturas capilares del hormigón y se combina con el hidróxido de calcio para formar carbonato de calcio. Por consiguiente, la alcalinidad del hormigón que en principio correspondía a un valor de pH de 12 a 13 se reduce poco a poco. Este proceso se conoce con el nombre de carbonatación.

Si el valor del pH llega a valores inferiores a 9,5 la alcalinidad ya no es suficiente para mantener pasiva la capa de óxido protectora de las armaduras de acero. Por lo tanto, bajo la acción de la humedad y del oxígeno, el efecto de corrosión puede comenzar. En estas condiciones de pH, el hormigón en cuestión se conoce como hormigón carbonatado.

Efecto de los cloruros

El ion cloruro destruye la capa pasivante que protege inicialmente a las armaduras de acero cuando están embebidas en hormigón. Los cloruros, al alcanzar el acero, causan fácilmente corrosión por "picado". Los cloruros que se encuentran en el agua de mar y en el aire salino de las zonas cercanas a la costa penetran en el hormigón por absorción capilar y difusión desde la superficie hacia el interior de las estructuras. También se pueden encontrar cloruros en las aguas subterráneas, en las aguas residuales, en las plantas de tratamiento y afluentes industriales.






Acción de los Inhibidores de la corrosión para hormigón armado.

Los inhibidores de corrosión modernos están basados en la combinación de inhibidores orgánicos e inorgánicos, extensamente probados, compuestos por aminoalcoholes (AMA). Los inhibidores basados en aminoalcoholes no alteran ninguna de las características del hormigón fresco o endurecido. Forman alrededor de las armaduras una película protectora. Otorgan una protección anódica (inhibe la ionización del acero) y catódica (obstruye el oxigeno disponible en la superficie del acero). Una importante ventaja frente a otros inhibidores es que no tiene ningún efecto nocivo para el medio ambiente o las personas.

Este moderno tipo de inhibidor puede usarse como protección preventiva en una amplia gama de estructuras de hormigón armado, tales como: puertos, muelles y estructuras marítimas, viaductos, puentes, túneles, construcciones bajo tierra, construcción en suelos salinos, ambientes agresivos industriales y en la rehabilitación de estructuras afectadas por corrosión.


Aditivos Inhibidores de corrosión

Los aditivos inhibidores de corrosión son sustancias que adicionadas en pequeñas cantidades al hormigón, en el momento de su confección, logran inhibir las reacciones necesarias de manera que la reacción electroquímica no ocurra. Se adicionan a la mezcla en la planta o directamente al camión mixer en la obra.


Impregnación de estructuras existentes con inhibidores de corrosión

Los modernos inhibidores basados en aminoalcoholes, también se pueden aplicar como impregnaciones sobre la superficie del hormigón. El líquido inhibidor de la corrosión penetra por difusión hasta varios centímetros de profundidad, a una velocidad de 2 a 20 mm por día, alcanzando las armaduras y protegiéndolas con una capa pasivante o reforzando la existente si la hubiera. La gran capacidad de penetración de estos inhibidores permite su uso para asegurar la durabilidad de estructuras nuevas y especialmente de aquellas que se someten a rehabilitación.


Ensayos de eficacia

En los ensayos y monitoreo llevados a cabo dentro del "Programa de Desarrollo Estratégico de Autopistas" (SHRP) de Estados Unidos, realizados en condiciones reales en puentes, se verificó la difusión y penetración hasta las armaduras de los inhibidores basados en aminoalcoholes. La eficacia de los inhibidores de corrosión ha sido verificada mediante Espectroscopia de masa de Ion Secundario (SIMS) con lo cual se identifica una capa superficial continua de 10-8m de espesor que cubre el ánodo y el cátodo, compuesta por la molécula central del aminoalcohol y sus radicales asociados.

Ensayos en Estados Unidos y Alemania muestran que los inhibidores basados en aminoalcoholes, al ser colocados en soluciones con cloruros forman la película protectora desplazando los cloruros de la superficie del acero, aún con el acero inmerso en una solución salina diluida. También ha sido demostrado que la película protectora del aminoalcohol no es removida cuando la superficie de acero es lavada con agua, lo que indica la estabilidad del inhibidor frente al flujo de agua en el hormigón.

Ensayos realizados en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja de España, indican que el inhibidor basado en aminoalcohol actúa como un eficaz inhibidor al formar una película adsorbida sobre la superficie del acero que previene la acción de iones agresivos sobre él.

En ensayos realizados en vigas con hormigón agrietado, sometido a ciclos de humedecimiento y secado en presencia de soluciones salinas, se evaluó la capacidad del inhibidor para proteger las armaduras, determinando el potencial de corrosión y la corriente de corrosión, así como el tiempo hasta el inicio de la corrosión. Los resultados indican que el inhibidor basado en aminoalcohol es efectivo en retardar la aparición de la corrosión y en reducir paralelamente

5 comentarios:

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