ATAQUES DE IONES DE CLORURO SOBRE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO ARMADO

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La corrosión se podría evitar dejando un gran recubrimiento del acero o utilizando hormigones con una relación agua/ cemento baja, así la profundidad de penetración de cloruro sería también baja. Sin embargo, la corrosión ocurre con frecuencia puesto que este recubrimiento suele ser insuficiente y la mayoría de veces se utilizan hormigones muy porosos.

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OBJETIVOS

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OBJETIVO GENERAL

Describir el proceso de afectación del concreto y del acero de refuerzo sometidos a ataques de cloruros

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Conocer las causas y agentes que provocan el fenómeno

Mencionar sus efectos finales sobre las estructuras

Establecer procedimientos generales para su prevención, control o reparación.

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

3.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Además de los diferentes problemas que pueden ocasionar deterioro en una estructura de concreto armado, el principal y quizás más grande problema que las ataca es la corrosión, proceso en el que la estructura tiene un progresivo deterioro del metal que la soporta, causando entonces inconsistencias en la durabilidad y resistencia de esta misma.

3.2. JUSTIFICACIÓN

Además de que las estructuras de concreto armado se ven afectadas por la corrosión en sus propiedades mecánicas, una consecuencia importante de esto es que por cuanto los daños provocados afectan directamente la resistencia de la estructura es necesario realizar reparaciones a esta. Por ende, las pérdidas económicas causadas por este problema son considerables, diferentes encuestas muestran que solamente en Estados Unidos se calculan billones de dólares por año, dedicados exclusivamente a reparar las estructuras afectadas, por esto es necesario tomar las herramientas pertinentes para prevenir esta afectación.

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MARCO TEÓRICO

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EL PROCESO Y SUS AGENTES

Se entiende por corrosión a la reacción de un metal o aleación con el medio. Por este proceso los metales pasan de su estado elemental, a su estado combinado de origen que presentan en la naturaleza, formando compuestos con otros elementos, como óxidos, sulfuros, etc. El proceso mediante el cual el metal vuelve a su estado natural, va acompañado de un descenso de su energía de Gibbs, y se produce mediante una reacción espontánea. Este último proceso, que se trata de una oxidación, se conoce como corrosión y representa la destrucción paulatina del metal.

La corrosión del acero de refuerzo existente dentro del concreto se origina por la presencia exclusiva de oxígeno y humedad en las proximidades de las barras, pero la existencia de cloruros libres en el medio que las rodea es un desencadenante del proceso.

En el agua de mar, en su estado normal, se puede encontrar un amplio rango de concentraciones de sales disueltas, aunque siempre con una proporción constante de un constituyente a otro; las concentraciones son más bajas en las zonas frías o templadas que en las cálidas y resultan especialmente altas en zonas de aguas bajas con tasas excesivas de evaporación diurna.

Debido a su alto contenido de cloruros, el agua de mar representa un elemento ofensivo para el concreto y el acero de refuerzo pues propicia y acelera –una vez que se ha iniciado– el fenómeno de la corrosión. En las franjas costeras, la brisa marina acarrea importantes contenidos de humedad que, naturalmente, lleva en sí cloruros; de esta manera, estructuras que no están en contacto directo con el agua de mar, sufren igualmente sus agresiones.

Los cloruros se vuelven así un elemento activo en el proceso de daño y degradación de las estructuras de concreto en franjas marítimas. De acuerdo con la concentración con que se presenten en el agua de mar, quedará definido su grado de agresividad, por lo que habrá que esperar que algunas zonas tengan un mayor potencial dañino que otras.

Como la corrosión tiene lugar en un medio acuoso, se pueden originar iones en disolución que intervienen en reacciones de equilibrio con otros iones del medio, incluidos los del agua. La reacción de corrosión depende de una serie de reacciones en las que intervienen, directa o indirectamente, los iones del agua, por tanto, dependen del pH del medio. Como el potencial del proceso de corrosión depende de estos equilibrios, se puede establecer una relación en términos de pH, los cuales se representan gráficamente en diagramas de E-pH, conocidos como diagramas de Pourbaix, estos establecen para cada metal las condiciones de pH y de potencial en las que el metal se corroe, se pasiva o permanece inmune.

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Figura 1. Diagrama de Pourbaix para el Fe a 25 ºC.

En el estado que se conoce como de “pasividad”, el metal se recubre de una capa de óxidos, transparente, imperceptible y que actúa como de barrera impidiendo la posterior oxidación. En el estado de “inmunidad”, el metal no se corroe al no darse las condiciones termodinámicas para ello.

También es conveniente destacar que no sólo es necesario considerar si un metal dado se corroe o no, sino también la velocidad a la que lo hace, ya que, la corrosión puede tener lugar tan lentamente que a efectos de vida útil sea despreciable. En la cinética del proceso corrosivo influye fundamentalmente la naturaleza del electrolito, el contenido en oxígeno, la temperatura y la resistividad del medio.

El fenómeno de la corrosión del acero de refuerzo es causa frecuente de que las estructuras de concreto se deterioren prematuramente, aun cuando el concreto, por su alta alcalinidad con un pH promedio de 12.5 y baja conductividad, suele ser un medio que proporciona buena protección al acero contra la corrosión. Sin embargo, dentro de un esquema de ambiente agresivo, esta protección no es suficientemente eficaz y el fenómeno se produce. Pero existen también condiciones que de origen la favorecen