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La corrosión del acero
y su control
en estructuras de
concreto armado

El concreto armado es la unión de dos materiales, concreto y acero, trabajando en forma combinada, donde el concreto resiste los esfuerzos de compresión y las barras de acero los de tracción.

El concreto confiere al acero una protección de doble naturaleza: por un lado, es una barrera física que lo separa del medio ambiente y por otro, el líquido encerrado en los poros del concreto es un electrolito que puede formar un óxido protector (pasivación) de forma duradera.

La protección directa sobre la barra, donde el concreto forma una capa de pasivación sobre la superficie del acero, es consecuencia del elevado pH (13-14) de la solución acuosa encerrada en los poros del concreto, constituido principalmente por iones OH¯. Los responsables de esta elevada alcalinidad son los hidróxidos de Sodio (Na) y Potasio (K), ya que el ión Calcio (Ca) prácticamente desaparece en la disolución cuando el cemento progresa en su hidratación.

La cantidad relativa de cada uno de estos iones depende, principalmente, de la composición y características del cemento, del grado de hidratación y la relación agua/cemento (a/c). De esta manera, los problemas de corrosión en estructuras de concreto armado se presentan cuando esta capa pasiva se destruye, en forma generalizada o local, lo cual puede darse de dos maneras:

Corrosión por carbonatación del concreto: Ocasiona la desestabilización de la capa pasiva del acero, la que se forma en condiciones de pH alcalino, provocando la subsiguiente corrosión del mismo.

Corrosión por picaduras: Ocasionada por la difusión de iones, tales como cloruros, los que a concentraciones críticas (> 4000 ppm de cloruros solubles en agua/contenido de cemento), atacan la capa pasiva de manera localizada provocando la corrosión.

El concreto pudiera ser considerado prácticamente eterno, siempre que reciba un mantenimiento sistemático y programado. Sin embargo, existen construcciones que presentan manifestaciones patológicas de significativa intensidad e incidencia, acompañadas por elevados costos para su reparación. En este contexto, la cantidad de materiales desarrollados para reparaciones de concreto es muy grande y constantemente aparecen nuevos productos, en un mercado en expansión que en los últimos 20 años creció sólo en Estados Unidos a una tasa de 30-50%, mayor que el crecimiento de las nuevas construcciones en ese mismo período.

 

Aplicaciones

El concreto de cemento portland es el material tradicionalmente usado en reparaciones y elementos de refuerzo y que en la mayoría de los casos requiere una dosificación que mejore algunas de sus características naturales. Para ello, puede que sea necesario obtener altas resistencias iniciales, eliminar la contracción por secado, lograr ligeras y controladas expansiones, así como una elevada adherencia al sustrato y baja permeabilidad, entre otras propiedades. Estas pueden ser obtenidas a costa del empleo de aditivos y adiciones tales como plastificantes, reduc-tores de agua, imper-meabilizantes, escoria de alto horno, cenizas volantes, mi-crosílice y la clásica reducción de la relación agua/cemento.

Esas exigencias para la obtención de elevadas características, reducen en la práctica la viabilidad del empleo directo del concreto elaborado en la obra para uso en reparaciones y elementos de refuerzo, salvo en lugares donde se necesiten grandes volúmenes y exista asistencia técnica y orientación permanente del personal especializado en tecnología del concreto.

Por otra parte, existen en el mercado microconcretos y morteros indus-trializados, ya adecuadamente dosificados, para uso en reparaciones según el tipo de problema patológico que se presente, las características de la zona a ser reparada y su resistencia a la agresividad del medio ambiente. Están incluidos en este grupo el concreto lanzado tanto por vía seca como por vía húmeda.

 

Métodos de protección y control

Después de haber detectado el daño por corrosión en una estructura, es necesario emprender acciones para repararla y alargar su vida útil residual. Los métodos de protección y control de corrosión se basan en eliminar alguno de los cuatro elementos que conforman la celda de corrosión (ánodo, cátodo, conductor iónico y conductor electrónico).

Diversos métodos se han utilizado para proteger a la armadura de la corrosión, comenzando por la calidad de los constituyentes de la mezcla de concreto (controlando las propiedades físico-químicas). Indirectamente, se puede minimizar la corrosión con pinturas, revestimientos del acero y recubrimientos sobre el concreto, con protección catódica, agregando inhibidores de corrosión, removiendo los iones cloruros y realcalinizando el concreto. Estos tres últimos métodos se encuentran en período de investigación. La selección del sistema a emplear depende de la gravedad del problema, las condiciones internas y externas a las que esté expuesta la estructura y de los recursos económicos, humanos y tecnológicos de que se disponga.

En estructuras nuevas, el uso de un buen concreto sería la mejor solución, ya que no existe mejor protección del refuerzo de acero que la película pasivante formada por la hidratación del cemento.

En estructuras existentes, el control de corrosión dependerá del diagnóstico de la patología determinada. Sin embargo, es importante indicar que aún con todas las investigaciones realizadas sobre el particular, todavía existe incertidumbre al respecto.

La Protección Catódica es el único sistema de verdadero control de la corrosión, ya que detiene la corrosión al permitir que la armadura se comporte como cátodo, por lo que se ha demostrado su gran utilidad en estructuras de concreto reforzado existentes, aún cuando en los últimos años se ha estado aplicando en estructuras nuevas como método preventivo. En la práctica, en general, por razones técnicas y económicas no se llega a detener la corrosión, sino a alcanzar una disminución que garantice el tiempo de servicio.

Oladis Troconis de Rincón
Centro de Estudios de Corrosión Universidad del Zulia,
Maracaibo, Venezuela

Marzo 2004
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