unidad v - corrosin en concreto
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UNIDAD V.
CORROSIÓN Y PROTECCIÓN DEL CONCRETO Y DEL ACERO DE REFUERZO
Ing. María Zárraga
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1.
Corrosión del Acero en el Concreto
2.
Tipos de Corrosión
3.
Métodos de Prevención y Control de la Corrosión
CONTENIDO
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El hormigón (concreto) confiere al acero una protección de doble naturaleza:
por un lado, en una barrera física que lo separa del medio ambiente y por otro
lado, el líquido encerrado en los poros del hormigón es un electrólito que puede
formar un oxido protector (pasivación) de forma duradera). Esta soluciónacuosa esta constituida principalmente por iones OH-, a los que se debe la alta
alcalinidad pH= 12,5.
A esta elevada alcalinidad y con el contenido de oxigeno normal del ambienteen la estructuras aéreas, el acero se recubre de una capa pasiva de óxidos muy
adherentes, compacta e invisible, que lo preserva indefinidamente de cualquier
signo de corrosión, mientras el hormigón sea de buena calidad y no cambie sus
características fisicoquímicas por acción del medio exterior.
Por otra parte, en ausencia de oxigeno, el refuerzo de acero se oxidaría muy
lentamente sin causar problemas por corrosión del mismo, como es el caso de
las estructuras sumergidas, donde el hormigón no se encuentra agrietado.
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Consiste en la oxidación destructiva del
acero, por el medio que lo rodea.
3
1
4
2
Hormigón
Armadura
Zona de Corrosión Zona de Pasivación
1.
Ánodo: Lugar donde se produce la reacción de oxidación. Fe Fe2+
+ 2e-2.
Cátodo: Lugar donde ocurre la reacción de reducción. O2
+ 2H2
O + 4e -
4(OH)-
3.
Conductor Electrónico: Contacto Eléctrico Ánodo/Cátodo (Armadura)
4. Conductor Iónico / Electrólito: Hormigón
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La corrosión electroquímica del acero en el concreto resulta de la falta de
uniformidad en el acero (diferentes aceros, soldaduras, sitios activos sobre la
superficie del acero), contacto con metales menos activos, así
como también las
heterogeneidades en el medio químico o físico (hormigón) que rodea el acero.
Aunque la potencialidad para la corrosión electroquímica puede existir debido a
la falta de uniformidad del acero en el hormigón, la corrosión normalmente se
previene por la formación de esa película de oxido de hierro pasivante
mencionada anteriormente. Pero, cuando las condiciones de servicio cambian y
el hormigón se altera o a través de él penetran sustancias agresivas, se produce
el rompimiento de esta película y la corrosión de las armaduras se desencadena
con una triple consecuencia:
1.El acero disminuye su sección o incluso se convierte completamente en óxido,
2.El hormigón puede fisurarse
o delaminarse
debido a las presiones que ejerce
el óxido expansivo al generarse y,3.La adherencia armadura –
hormigón disminuye o desaparece.
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EFECTOS DE LA CORROSIÓN EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
SOBRE EL ACEROReducción de la sección
transversal y disminución deresistencia mecánica
SOBRE EL CONCRETOManchas de óxido, fisuras y
delaminaciones
SOBRE LA ADHERENCIAIncapacidad para transferir las
tensiones de tracción del concretoal acero.
AFECTAN LA DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO
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Para que la corrosión del acero pueda iniciarse y mantenerse existen dos
mecanismos que en general son los más aceptables:
1.Reducción de la alcalinidad por lixiviación de las sustancias alcalinas con agua
o neutralización parcial con dióxido de carbono u otro material acídico
y,
2.Por la acción electroquímica que involucra al ion
cloruro en presencia de
oxigeno.
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La despasivación
de la armadura,puede seratribuida
a:
Iones Agresivos
Pérdida dealcalinidad
Cl-
Cl-
Cl -
Cl-Cl-
Cloruros
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
CO2
Carbonatacióndel concreto
pH < 8
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Condiciones para que exista o no corrosión en el concreto armado:
PARA QUE HAYA CORROSIÓN
PARA QUE NO HAYA CORROSIÓN
Mantenga al Concreto Armado fuerade las siguientes opciones
Coloque en el Concreto Armadoalguna de las siguientes opciones
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La corrosión en el concreto armado puede adoptar diferentes formas, según la
apariencia f í sica del ataque
De acuerdo a esto los tipos de corrosión que se pueden presentar son los
siguientes:
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El fenómeno de picadura (pitting) se inicia por una destrucción localizada de la capa
de oxido que pasiva al acero, por parte del ión cloruro. El metal así
expuesto se
corroe. Además, entre el metal expuesto y el metal pasivado
se genera una pila
galvánica que contribuye acelerar la corrosión del metal expuesto. Comoconsecuencia de esta corrosión, se produce una concentración local, dentro de la
picadura que se esta formando, de cloruro y ácido, impidiendo el acceso de oxígenoal interior del poro, lo que contribuye a acelerar más la velocidad de corrosión dentrodel poro.
Cl-
Cl-Cl-
Cl - Cl-
Cl-
Cl-
Corrosión por Picaduras
ArmaduraHormigón
Cl-, H2
O,O2
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Este tipo de corrosión ocurre cuando sobre la superficie del metal existe un espacio
lo suficientemente resguardado que evita el acceso del oxígeno.
Armadura
Hormigón o Revestimiento en buen estado
Hormigón o Revestimiento con daño /imperfección
Pérdida de adherencia en el Hormigón
Corrosión en Espacios Confinados
Productos de Corrosión
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Este tipo de corrosión ocurre cuando se dan conjuntamente dos circunstancias:
esfuerzos de tracción sobre el acero y un medio agresivo. Esto ocurrepreferencialmente
en concreto pre
o postensado, donde se utilizan aceros de alta
resistencia debido, en general, a la presencia de hidrógeno atómico difundiendo através del metal. Este hidrógeno puede provenir de diferentes fuentes: corrosión delacero ó
protección catódica (sobreprotección).
la corrosión bajo tensión es un fenómeno muy especifico, generalmente asociado auna mala calidad del hormigón o la presencia de determinados iones, generalmenteaportados por algunos aditivos ó
al uso de un determinado tipo de acero (templado y
revenido)
La única manera de confirmar la fragilidad por hidrógeno o la corrosión bajo tensiónes mediante la observación microscópica de las superficies de fractura.
Este daño es considerado del tipo catastrófico, ya que está
asociado a una pérdida
de ductilidad y a la fractura de la armadura.
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Las corrientes de interferencia también llamadas vagabundas o erráticas, pueden ser
definidas como las corrientes que fluyen en una estructura y que no forman parte delcircuito eléctrico.
Para que ocurra la corrosión por corriente de interferencia debe existir un intercambiode corriente entre una estructura metálica y un medio electrolítico.
Es importante indicar que si el acero se encuentra pasivado
en un hormigón no
contaminado por cloruros, esta corriente de interferencia no producirá
la corrosión del
refuerzo.
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Es el resultado de una pérdida generalizada de la película pasiva, resultante de la
carbonatación del concreto o la presencia de excesiva cantidad de iones cloruros.También puede ocurrir por efecto de la “lixiviación”
del hormigón producida por la
percolación y/o lavado por aguas puras o ligeramente ácidas.
CO2
CO2
CO2
(0,03% en el aire)
Armadura
Ca(OH)2 CaCO3
NaOH + CO2 H2O Na2CO3 + H2O
KOH K 2CO3
pH ≥ 12, 5 a 8
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Esta corrosión se puede dar cuando existen dos metales diferentes en un medio
electrolítico.
En el caso del acero en concreto, esta situación se da cada vez que en alguna zonase dañe o no se forme la película pasiva característica. Esta zona actuara comoánodo frente al resto del material, donde permanece la pasivación, el cual actuarácomo cátodo.
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Métodos de Prevención y Control de la Corrosión
Se basa en eliminar alguno de los cuatro elementos que conforman la celdade corrosión (ánodo, cátodo, conductor iónico y conductor electrónico).
Variedad de métodos se han utilizado para proteger al hormigón de la
corrosión, comenzando por la calidad de los constituyentes de la mezcla(controlando las propiedades fisicoquímicas).
Indirectamente, se puede minimizar la corrosión con pinturas, revestimientosdel acero y recubrimientos sobre el hormigón, con protección catódica,
agregando inhibidores de corrosión, removiendo los iones cloruros yrealcalinizando el hormigón. (Los últimos dos métodos se encuentran enperiodo de evaluación)
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Protección de las Armaduras
DIRECTA
INDIRECTA
PROTECCIÓN
CATÓDICA
GALVANIZADO REVESTIMIENTOS
EPÓXICOS
INHIBIDORES EXTRACCIÓNDE CLORUROS
REVESTIMIENTOS REALCALINIZACIÓN
ELECTROQUÍMICA
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Protección de las Armaduras
PROTECCIÓN CATÓDICA:
Es el único sistema de verdadero control de corrosión, ya que permite que laarmadura se comporte como cátodo.
En la práctica por razones técnicas y económicas, no se llega a detener la
corrosión sino a alcanzar una disminución que garantice el tiempo de servicio.
Es importante resaltar que todo el acero de refuerzo tenga una buenacontinuidad eléctrica para que la protección catódica sea efectiva.
DIRECTA
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Protección de las Armaduras
REVESTIMIENTOS EPÓXICOS:
El revestimiento epóxico
protege por barrera, de allí
que cualquier poro/daño en
el revestimiento es perjudicial para la protección del acero. Los resultadosobtenidos con este revestimiento no han sido los más deseados. Se hanobservado daños por corrosión severa en estructuras en las cuales se ha
aplicado este método.
GALVANIZADO:
Se emplea el zinc, el cual protege al acero por un mecanismo de sacrificio. Sihay riesgo por ataque de iones cloruros es importante que la capa de zinc purogalvanizado tenga un espesor mínimo de alrededor de 50 μm
y que la capa
aleada Fe-Zinc sea lo más pequeña posible.
DIRECTA