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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

ESPECIALIDAD: Durabilidad del concreto

Pedro Castro Borges Doctor en Ingeniería

27 de Junio de 2013

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

CONTENIDO

Página

Resumen ejecutivo 3 1 Introducción 4 2 Metodología experimental 5 3 Resultados y discusión 6

3.1 Pérdida de adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo pintado. 6

3.2 Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento (primario o sistema de pintura) 9

3.3 Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros 13

3.4 Efecto de la aplicación de un agente de unión cuando se repara concreto con acero pintado

18

3.5 Efecto galvánico en las áreas adyacentes de la misma barra reparada con primario 21

3.6 Estructuras reales 27 3.7 Comportamiento a largo plazo de una

protección tipo barrera en concreto. 34

4 Conclusiones generales 39 Agradecimientos 39 Bibliografía 40

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

c C. RESUMEN EJECUTIVO

El autor presenta una revisión de algunas de sus investigaciones acerca C. del uso de revestimientos (primarios) en el acero de refuerzo como

C método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto, enfatizando dos aspectos: la prevención y la reparación localizada. Se presentan discusiones sobre los puntos más importantes y controversiales, tales como: par galvánico, pérdida de adherencia,

( condiciones iniciales de la superficie, efecto de los cloruros y su origen

c en el comportamiento de los primarios, los buenos y malos primarios, comportamiento de éstos en condiciones de laboratorio y en estructuras reales, etc. Una de las conclusiones más interesantes es que el efecto galvánico producido por los primarios sólo dura unas semanas dando lugar a un comportamiento de microceldas aleatorio. Para cada caso estudiado se discuten las Ventajas de su uso y Ventajas de su uso de uso.

Palabras clave: primarios, acero de refuerzo, corrosión, concreto reforzado, reparación localizada, cloruros.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto 1 O

1. INTRODUCCIÓN. O

En el Caribe y en algunas partes de la costa del Golfo de México, es común el uso de primarios en el refuerzo como método de prevención o en la reparación localizada del concreto reforzado. Esta práctica es más frecuente en el Norte de la Península de Yucatán.

No existen registros acerca del origen de esta práctica, pero la gente de la región tiene conocimiento empírico acerca de su uso. Se cree que los primarios empezaron a utilizarse como un método provisional para O conservar en buenas condiciones al acero de refuerzo mientras se colaba toda la estructura, pero teniendo en mente que tendrían que retirarlo antes de colocar el concreto. Esta costumbre fue modificada después de algunos años, y el primario ya no era retirado del refuerzo. Actualmente, el uso de primarios es ampliamente aceptado como una O alternativa real que puede contribuir a mitigar el deterioro por corrosión del concreto reforzado en ambientes marinos.

Desafortunadamente, aún no existen estándares mexicanos o locales con indicaciones acerca del uso de primarios en el acero de refuerzo para las condiciones descritas. Sin embargo, resultados empíricos y visuales han demostrado que son buenos, contraviniendo resultados previamente publicados en condiciones muy diferentes de exposición a las del litoral mexicano.

El objetivo de este trabajo es presentar y discutir en forma resumida algunos de los resultados de investigación más importantes sobre el uso de revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión en las construcciones de concreto del litoral yucateco, discutiendo ventajas y desventajas de su aplicación y enfatizando su uso como método de prevención o de reparación. Estos resultados han sido publicados en forma extensa en revistas con factor de impacto.

O

4

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

El uso de primarios en esta región es una costumbre profundamente arraigada, y fue una de las principales razones para desarrollar una investigación exhaustiva para identificar las condiciones bajo las cuales éstos trabajan adecuadamente o en las cuales no se justifica su uso. Los resultados de este amplio proyecto han sido publicados poco a poco en la literatura y aquí se presenta una breve revisión de los más importantes hallazgos y contribuciones. Una información más detallada sobre la metodología experimental de cada caso puede ser consultada en la bibliografía proporcionada al final de esta revisión. Este trabajo se presenta a través de incisos que contienen las partes más relevantes de la investigación y en las cuales se da información breve pero precisa, para cada caso, de la metodología experimental seguida. En consecuencia y para facilidad del lector, no se incluye aquí información extensa de los detalles de la metodología.

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3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

3.1 Pérdida de adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo pintado.

El uso de primarios produce pérdida de adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo. Esta pérdida de adherencia debe ser tomada en cuenta si la reparación es grande e involucra riesgo para el comportamiento estructural. En el caso de áreas de reparación pequeñas y en condiciones donde la estructura ya esté trabajando, el comportamiento estructural, en términos de pérdida de adherencia, puede no cambiar después de usar el primario en la reparación.

La pérdida de adherencia del concreto y el refuerzo pintado con primarios o con revestimientos epóxicos fue estudiada en pequeñas vigas y cilindros. Se probaron dos diferentes diámetros de acero de refuerzo (0.95 cm y 1.27 cm). Las figuras 1 y 2 muestran el esquema mecánico para medir el esfuerzo de adherencia. Los detalles metodológicos y los cálculos han sido publicados previamente (ver la bibliografía propordonada al final de la revisión).

4 1

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Figuras 1 y 2. Arreglo experimental de la prueba de extracción

Algunos de los resultados representativos para los materiales y métodos empleados indican que la pérdida de adherencia en ambos especímenes, cilindros y vigas pequeñas, se incrementa linealmente con el espesor del revestimiento y es independiente del diámetro de la barra. Esto se puede observar claramente en las figuras 3 a 6.

6

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Pérdida de adherencia, %

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Cilindros

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Espesor del revestimiento epóxico, mm

Figura S. Pérdida de adherencia versus espesor del revestimiento epóxico para las barras # 3. El ajuste de fue hecho únicamente para los especímenes cilíndricos.

3

+

- 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Espesor del recubrimiento epóxico,

Figura 6. Pérdida de adherencia versus espesor del revestimiento epóxico para las barras # 4. El ajuste fue hecho únicamente para los especímenes cilíndricos.

La conclusión ms importante fue que el porcentaje de pérdida de adherencia en vigas con barras de refuerzo de 0.95 y 1.27 cm de diámetro y pintadas con epóxico fue del 13% y 16%. En el caso de los cilindros la pérdida de adherencia fue del 25% y 26% para barras

8

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pintadas con epóxico y del 33% y 35v/o para las recubiertas con al quid á lico.

3.1.1 Ventajas de su uso

El usar recubrimientos en el refuerzo puede permitir el cálculo de la longitud de anclaje necesaria para compensar la pérdida de adherencia esperada. Esto podría permitir su utilización como método de prevención de la corrosión, como se utiliza actualmente en Yucatán yen una buena parte del litoral mexicano.

3.1.2 Desventajas

La falta de buenas prácticas cuando se aplica un revestimiento, así como de acciones específicas cuando se emplee en regiones sísmicas, etc. puede conducir a muchas fallas.

32 Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del revestimiento (primario o sistema de pintura)

Hay una importante diferencia en el desempeño electroquímico y mecánico del acero cuando éste tiene o no una preparación superficial. Sin embargo, el acero de refuerzo puede usarse sin preparación superficial, pero expuesto a diferentes condiciones climáticas y temporales.

Cuando se realiza una reparación, el acero de refuerzo puede ser expuesto por varios días a diferentes condiciones climáticas y tener un estado superficial diferente antes del colado o de la aplicación del primario. Esta situación es un riesgo para la integridad de las estructuras, especialmente en lugares donde no existen estándares ó el conocimiento adecuado para aceptar o rechazar la reparación en función del control del estado superficial del acero antes de aplicarle el recubrimiento.

Los fabricantes de revestimientos tienen varios productos como los reductores de óxidos en el refuerzo. Sin embargo, su comportamiento en climas tropicales no es completamente comprensible y las costumbres implican el uso de revestimientos tradicionales muy antiguos y conocidos. La verdad es que los revestimientos tradicionales

Le

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Revestimientos al acero de refuerzo como metodo de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

podrían ser utilizados por muchos años más en climas tropicales, inclusive los que las normas internacionales prohíben (por ejemplo revestimientos base plomo).

Para evaluar el efecto de la condición superficial del refuerzo cuando se utilizan primarios se fabricaron probetas cilíndricas (7.5 cm de diámetro y 15 cm de alto), tomando en cuenta las características climáticas urbana y marina del Norte de Yucatán, a las cuales se les embebió una barra #3 (0.95 cm de diámetro) al centro del espécimen, que fue utilizada como electrodo de referencia. Los detalles de la construcción y de las mediciones de la probetas puede ser consultada en la bibliografía proporcionada.

Las condiciones superficiales de acero de refuerzo previo a la aplicación del recubrimiento y después de recibir un pintado manual fueron las siguientes:

SC1. Acero limpio (C), libre de agentes agresivos. SC2. Un día de pre corrosión en ambiente urbano (1UP) SC3. Un día de pre corrosión en ambiente marino (iMP) SC4. Cinco días de pre corrosión en ambiente marino (5MP). Cinco días fue el tiempo de observación visual para la formación de productos de corrosión SC5. Once días de pre corrosión en ambiente urbano (11UP). Once días fue el tiempo de observación visual para la formación de productos de corrosión.

Se eligió un primario representativo de cada mecanismo de protección. Los primarios usados fueron los disponibles en esta región:

Tipo barrera, epóxico de alquitrán de hulla. Tipo protección catódica, con pigmentos de zinc. Tipo inhibidor, base plomo. Tipo repasivante, lechada de cemento Portland ordinario Referencia, sin primario.

La Figura 7 muestra un espécimen típico y la Tabla 1 la cantidad de especímenes para cada condición. El seguimiento de sus propiedades electroquímicas fue a través de las técnicas de potencial de corrosión (Ecorr), resistencia de la solución (Rs) y la resistencia a la polarización lineal (Rp). Más detalles del proceso experimental y de la construcción puede ser consultada en la bibliografía proporcionada. El ciclo ideal que se probó fue de 12 h de humectación y 12 h de secado.

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7.5

Área de concreto recubierta con epóxico

fl Área de acero encintada

ES Área de prueba del acero

H—+21 8 l2

6 6

1111 Área de prueba del concreto

Área de acero para contacto eléctrico

Acotaciones en cm

Figura 7. Esquema de un espécimen típico

Tipo de protección

Condición_superficial SC1 SC2 SC3 SC4 SC5

MP1 3 3 3 3 3 MP2 3 3 3 3 3 MP3 3 3 3 3 3 MP4 3 3 3 3 3 MP5 3 1 3 3 3 3

Total 15 15 15 15 15 Tabla 1. Número total de especímenes para cada condición superficial

La figura 8 muestra un ejemplo de las gráficas de Ecorr, Rp y Rs para el caso de barras de refuerzo con un primario tipo inhibidor (MP3). La tabla 2 fue construida tomando los datos de las gráficas similares a la Figura 8, y muestra el orden promedio en el cual los especímenes se despasivaron, es decir empezaron a mostrar señales de corrosión, en función del tipo de primario y la condición superficial.

La principal conclusión de este estudio fue que la condición superficial tiene una importante influencia en el comportamiento de la reparación cuando el refuerzo es recubierto con un primario. Los primarios tienen efectividades diferentes en función de la condición superficial estudiada.

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Revestimientos at acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

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Ciclos de humectación y secado, tiempo en días

Figura 8. Valores promedio de Ecorr, Rp y Rs vs el tiempo de exposición a los ciclos de humectación y secado. Primario con efecto inhibidor.

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Tipo de Protección Orden de despasivación

Repasivante 1UP> iMP> 11UP> C >5MP

Barrera 5MP > 11UP > iMP > 1UP > C

Protección catódica iMP > C > 1UP > 11UP > 5MP

Inhibidor iMP > 11UP > C > 1UP > 5MP

Referencia iMP > 1UP > C > 11UP > 5MP

Tabla 2. Orden promedio de la despasivación de los especímenes de acuerdo al tipo de protección y condición superficial.

3.2.1 Ventajas de su uso

Bajo las condiciones de este estudio y antes de pintar, es posible conocer el primario más conveniente en función del tipo de exposición. Desde el punto de vista práctico, no es de mayor importancia la calificación de los obreros para el pintado pero si el conocimiento para la selección del mejor primario de acuerdo al tipo de exposición del refuerzo.

3.2.2 Desventajas

El riesgo de una mala preparación superficial del acero cuando se realiza una reparación en el concreto hace difícil una recomendación para el uso de primarios en el acero. Uno de los errores en este caso es que los obreros podrían aplicar el primario después del tiempo recomendado con la consecuente pérdida de desempeño. Otro error podría ser la opción de limpiar el acero de refuerzo pero sin garantizar que el estado superficial sea el adecuado antes de la aplicación del primario

3.3 Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

Una de las preocupaciones cuando se usan primarios en el refuerzo de una reparación es su respuesta electroquímica cuando hay un ataque por cloruros. Con el fin de observar su comportamiento bajo esta situación, cuatro tipos de primarios fueron aplicados, de acuerdo a las instrucciones del fabricante, a barras de refuerzo de 0.63 cm de diámetro. Las barras fueron embebidas en un mortero con proporciones 1:3:0.5 (cemento: arena: agua) para construir especímenes con una o dos barras. Ambos tipos de especímenes fueron de 8 cm de longitud y 2

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cm de espesor. El ancho de los especímenes fue de 2 cm para los sencillos y de 5.5 para los dobles.

Los especímenes fueron sometidos a dos condiciones de exposición: inmersión parcial en soluciones de cloruro de sodio (NaCI) con concentraciones de 0.4, 2 y 5 % para las probetas sencillas y las probetas dobles a ciclos de 12 h de humectación y 12 h de secado (en un horno a 50 0 C)

Se evaluó el comportamiento electroquímico a través de Rp, Rs y Ecorr. La figura 9 muestra el esquema de los especímenes, y la figura 10 una foto de los mismos. Mayores detalles de la metodología experimental y del cálculo pueden ser consultados en la literatura respectiva (ver bibliografía anexa).

Electrodo de trabajo

/7proporción de cemento

/1:3: 0.5

8 cm.

2cm

5.5cm 2cm

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Contacto eléctrico

J4 lcm

cm

H 1cm

8cm 3cm

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aislar

Área expuesta

Figura 9. Esquema de los especímenes

Figura 10. Tipo de especímenes. 14

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La figura 11 muestra un ejemplo de los resultados obtenidos de los especímenes expuestos a los ciclos de humectación y secado. Se pueden observar claras diferencias entre las muestras de acuerdo al tipo de primario utilizado. Estos datos fueron utilizados para calcular el valor medio de Rp, Rs y Ecorr después del periodo de estabilización (40 días) y hasta el final del experimento. Los valores medios para cada situación se muestran en la Tabla 3. La Tabla 4 fue construida para propósitos prácticos.

0.0

-0.1

j, -0.2 > > -0.3 E

-0.4

-0.6

-0.7

1.E+09

1.E--08

1.E+07

1.E+06

1.E+05

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1.E+03

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1.E+06

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1.E+04 ti) a 1.E+03

1.E+02

1.E+01

0 20 40 60 80 100 120 140 Días

—e-- Protección catódica —8—Inhibidor —a— Barrera —4— Repasivante —*-- Referencia

Figura 11. Resultados típicos de especímenes expuestos a ciclos de humectación y secado.

15

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La Tabla 4 muestra el orden de despasivación y la recomendadón del primario bajo circunstancias específicas. Se considera que el cromato de zinc, el base plomo, el alquitrán de hulla y la lechada de cemento proporcionan un efecto de protección catódica, inhibidor, barrera y repasivación respectivamente.

a) Inmersión Darcial en solución de NaCI al 0.4% Tipo de Tiempo de Nievel de riesgo de corrosión

protección despasivación icorr Ecorr Rs media media media

Mayor Barrera N. D. Pasivo 90% Bajo riesgo efectividad Protección

77 días Activa 90% Alto riesgo catódica Repasivante 2 días Activa SO% Alto riesgo

Referencia 51 días Activa 90% Alto riesgo Inhibidor 2 días Activa 90% Alto riesgo

Menor efectividad

b) Inmersión parcial en solución de NaCI al 2% Mayor Barrera N. D Pasivo 90% Bajo riesgo

efectividad Protección 36 días Activa 90% Alto riesgo

catod_ca Inhibidor 1 día Activa 90% Alto riesgo

Repasivante 1 día Activa 90% Alto riesgo Referencia 17 días Activa 90% Alto riesgo

Menor efectividad

c) Inmersión parcial en solución de NaCI al 5% Mayor Barrera 107días Activa 90% Bajo riesgo

efectividad Protcción 16 días

Activa 90% Alto riesgo

catod_ca Inhibidor 1 día Activa 90% Alto riesgo

4, Repasivante 3 días Activa 90% Alto riesgo Referencia 2 días Activa 90% Alto riesgo

Menor efectividad

d) Ciclos de humectación y secado Mayor Barrera 125 días Activa 90% Bajo riesgo

efectividad Protcción 23 días

Activa 90% Alto riesgo

catodica Inhibidor 17 días Activa 90% Alto riesgo

4,

Repasivante 4 días Activa 90% Alto riesgo Referencia 1 día Activa 90% Alto riesgo

Menor efectividad

Tabla 3. Escala de efectividad del primario

16

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La principal contribución de este estudio fue la obtención de una escala de efectividad para cada condición de estudio. En términos prácticos y si es necesario, es posible conocer cuál de los primarios trabaja mejor en la mayoría de las circunstancias estudiadas, realizando una suma del comportamiento individual, como se muestra en la última fila de la columna 2 de la Tabla 4. De acuerdo a esto, el mejor de los primarios sería el epóxico de alquitrán de hulla (Tipo barrera), seguido por el cromato de zinc (Protección catódica). En igualdad de condiciones, están los sistemas repasivante, referencia e inhibidor.

Tipo de protección Tipo de exposición Protección Inhibidor Barrera Repasivante Referencia

catódica

- 0-0.4 2 1 5 3 2 Zonas hume- z 0.4-2 3 1 5 1 2

das 11-0

2-5 4 2 5 2 2 Zonas desecado y

mojado 3 5 1 2

Comportamiento 13

global 7 20 7 8

S Tabla 4. Tipo de primario recomendado de acuerdo al tipo de exposición 5 = Altamente recomendable

, 4 = Muy recomendable 3 = Recomendable

, 2 = Menos recomendable 1 = No recomendable

3.3.1 Ventajas de su uso

Obtener una escala de efectividad del comportamiento de los primarios aplicados al acero de refuerzo en especímenes de concreto bajo diferentes contenidos de cloruros y dos diferentes tipos de penetración.

3.3.2 Desventajas

1 Desafortunadamente, hay imponderables al momento de adoptar o adaptar cualquier experiencia de este tipo y el usuario no siempre tiene los criterios para hacerlo. Una de las principales desventajas para este caso es que existen varias marcas y tipos de primarios en el mercado, incluso con los mismos componentes que los evaluados aquí, y podrían proporcionar o no la protección requerida.

1

17

1 1

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3.4 Efecto de la aplicación de un agente de unión cuando se repara concreto con acero pintados

Las pruebas de laboratorio o en condiciones simuladas y a pequeña escala dejan siempre dudas acerca de la aplicabilidad de sus resultados a la escala real. Por otro lado, y en general, las reparaciones localizadas no son muy recomendadas por los posibles problemas galvánicos en las zonas no reparadas, y aún existe discusión acerca de su uso. En la realidad existen condiciones bajo las cuales las reparaciones, y particularmente aquellas que emplean primarios en el acero, pueden fallar debido a condiciones que no tienen nada que ver con su comportamiento intrínseco. Una de las posibles fallas es atribuida a que el agente de unión promueve el ingreso de agentes agresivos en la interfase, ocasionando que falle la reparación.

Con el fin de estudiar el efecto del agente de unión, se construyeron columnas pequeñas de 15 x 15 x 46 cm, como se muestra en la Figura 12, con 4 varillas de acero al carbono. La relación a/c fue de 0.76 para facilitar el proceso de corrosión en pruebas aceleradas (ciclos de 12 h de humectación en NaCl al 3.5% y 12 h de secado en un horno a 50 0 C).

Los parámetros electroquímicos de Ecorr, icorr y Rs fueron medidos en diversos puntos de las vigas, como se muestra en la figura 12. Después de que se alcanzó el umbral de despasivación, 0.1 pA/cm 2 en la zona C, se realizó la reparación. Se realizaron pruebas de cloruro y carbonatación y los valores obtenidos sirvieron como orientación para seleccionar la extensión de la reparación. El criterio fue sustituir cada sección de concreto donde el nivel de cloruro fuera mayor a 0.66% por peso de cemento. Por lo tanto la zona reparada fue mayor que la zona no reparada. Esto fue similar a la situación menos recomendable en una reparación localizada debido a la probable formación del par galvánico.

En el proceso de la reparación, el acero fue limpiado y se le aplicó un primario, las secciones de concreto fueron reconstruidas después de dos días de la aplicación del primario al refuerzo. Se aplicó un agente de unión en dos de las cuatro columnas. Se puso especial atención en el colado del concreto para evitar dañar la pintura del refuerzo. Los detalles de la metodología experimental pueden ser consultados en la bibliografía proporcionada al final de este trabajo.

18

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1-A -+ + 7cn

11.5cm

b)

1 (

1 1 c 1 1 1 1

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Barra de refuerzo No. 3

Recubrimiento eoóxico

5

4

1 INivelde 1-B cm 103 45.7 cm Solución de - 4- + 03

JNaClal3.5% 8cm 0 11.5cm 02

11 5cm 115cm .5 cm

1} 8cm 0 1

1 8cm

i15 cm 15 cm

Figura 12. Esquema de los especímenes

La tabla 5 muestra los datos de los cloruros y la carbonatación obtenidos antes de reparar las columnas. Las figuras 13 y 14 muestran los valores de la velocidad de corrosión, icorr, antes, durante y después de la reparación de las columnas con y sin agente de unión. Se pudo observar una tendencia a la disminución de la icorr después de reparar las zonas B y C pero sin una diferencia significativa entre ellas (con o sin agente de unión).

Concentración de No. de Altura cloruros

Profundidad de

Posición (cm) (% por peso de carbonatación (mm) cemento)

1 8 5.1 0.0 2 16 4.2 0.0 3 24 2.1 2.9 4 31 0.6 3.4 5 38 0.5 3.2

Tabla S. Valores de concentración de cloruros y profundidad de carbonatación de las columnas de prueba.

19

a)

5cmI -

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Revestimientos al acero de refuerzo como mótodo de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

10

-8-- B CN

E o

1 o o

Reparación

0.

o 50 100 150 200 250

Tiempo, días

Figura 13. Valores de icorr promedio de las columnas sin agente de unión

10

cm E o

¡1

0.1

O

Reparación

—9— B

50 100 150 200

Tiempo, días

250

Figura 14 Valores de icorr promedio de las columnas con agente de unión

De acuerdo a los resultados, se puede observar que el agente de unión incrementa la capacidad de la junta y trabaja como una barrera entre el concreto viejo y nuevo y evita el ingreso de agentes que podrían afectar las áreas adyacentes no reparadas. En este caso, el agente de unión está promoviendo la disminución de icorr en la Zona A en comparación con las reparaciones sin el agente de unión. La probable interpretación es que la humedad no esté alcanzando las partes superiores con la

20

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

misma facilidad e intensidad como para mantener el electrolito o promover el ingreso de cloruros adicionales a la zona no reparada. Por otro lado, las columnas que no tuvieron agente de unión (Figura 14), no mostraron una tendencia clara en la disminución de la icorr.

Bajo estas condiciones de prueba y exposición, la principal conclusión de este trabajo fue que el agente de unión parece trabajar favorablemente desde el punto de vista electroquímico. El agente en este caso redujo la icorr al mínimo durante los ciclos de prueba; sin embargo, no existe la certeza de que va a seguir haciéndolo en periodos más amplios, a menos que nuevos datos sean obtenidos y reportados en futuros experimentos.

3.4.1 Ventajas de su uso

El uso de un agente de unión en una forma correcta y en condiciones similares a los analizados aquí, promoverá la disminución de la icorr después de la reparación en ambas zonas, reparada y la no reparada. En términos prácticos, pintar con primarios el acero de refuerzo como un método de reparación localizada en pequeñas columnas de concreto funciona mejor con un agente de unión bien aplicado.

3.4.2 Desventajas

Una mala aplicación o la falta de un agente de unión pueden conducir a fallas en la reparación al producir interfaces abiertas por contracción.

3.5 Efecto galvánico en las áreas adyacentes de la misma barra reparada con primario.

Cuando se usan primarios en el acero en concreto en las reparaciones localizadas existe el posible efecto galvánico entre las zonas reparadas y las no reparadas. Todavía hay discusión sobre el uso de primarios como método de reparación debido a muchas situaciones particulares y

' condiciones de exposición que pueden arrojar buenos y malos resultados. Dos de estas preocupaciones están relacionados con la proporción de áreas catódica/anódica que promueven el efecto galvánico y el nivel de contaminación por cloruros en zonas reparadas y no

1 reparadas.

Como un criterio de prevención, las estructuras podrían ser intervenidas antes de que el cloruro alcance el nivel del umbral para producir

ID

21

1 1

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

corrosión. Esto es precisamente una aportación interesante para aclarar el efecto galvánico de reparación y es el objetivo de esta parte de la investigación. Se construyeron cuatro vigas con los siguientes sistemas de primarios aplicados a las barras: un sistema de repasivación que consistió en una lechada de cemento, un efecto de protección catódica provisto por un primario de cromato de zinc, un efecto de barrera empleando un primario epóxico y un efecto inhibidor proporcionado por un primario acrílico. Los detalles sobre los sistemas de primarios, la construcción de las vigas y la metodología de medición están disponibles en la literatura respectiva y en la bibliografía al final de este trabajo. La figura 15 muestra detalles de las vigas.

Las vigas fueron expuestas a diferentes condiciones severas (Tabla 6). Los parámetros de medición fueron, corriente galvánica (Ig), icorr, Ecorr y Rs. Aunque los resultados de todas estas técnicas fueron necesariamente comparados, únicamente los resultados de Ig se mostrarán aquí. Entre los resultados más interesantes estuvo el efecto galvánico durante las etapas iniciales de la reparación (curado).

Condición (1)

Reparación (2)

Curado

(3) 80-90%

(4) Inmersión (5)

40% HR (6)

85% HR (7)

95% HR HR Parcial

24 79 3 días (21 días (103 días 59 1106 90 110

Días después del después de después (después (después (después (después colado la del de (3)) de (4)) de(5)) de (6))

reparación) colado)

Tabla 6. Condiciones ambientales a las que fueron expuestas las vigas

Un ejemplo de los resultados obtenidos se puede ver en la figura 16, donde se muestra la evolución de la Ig de la barra segmentada de cada sistema después de tres días de la reparación. La figura 17 muestra una disminución del efecto galvánico después de 24 horas de la reparación. Si los sistemas son analizados en forma separada durante las condiciones de prueba (Tabla 6) es posible observar en detalle cómo reaccionan con los ambientes de prueba. Por ejemplo, la Figura 18 muestra cómo la Ig de la referencia disminuye durante el periodo de curado, así como el papel de las interfaces en el comportamiento galvánico, de la zona reparada y la no reparada.

Se puede hacer un cuidadoso análisis de lo sucedido con la Ig en las zonas reparadas, no reparadas y de interfase durante todas las condiciones reportadas en la Tabla 6. Un ejemplo consistente con las figuras anteriores, se puede observar en el sistema repasivante de la Figura 19. Todos los parámetros de la tabla indican que las tres zonas se

22

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210 30

CV

CV

CV CV

CV

CV

CV CV

CV CV

c CV C- c: CV CV

CV CV

e CV CV

CV CV

CV

e c. CV CV

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de consaucciones de concreto

comportan muy similares durante las condiciones de prueba, con la única excepción del curado de la reparación.

15 A

100

—B 15

15 1

i

30 210 180 -J-

IIJII(4T'gV4q -

SI.1,L.l(1IS

Sección A-A 15/10 10 15

Al A

80 80 80 j 80 1 80 80 80 9 1/ 1

Concreto (0.7% Ci) Reparación Concreto (0.7% CF)

• ,,,,,,,,,,,,,,' ,,,,,,,,/,,,,,,, -J._',., a E B

1 Sección D-D B

- 10 600

C 10

Concreto (0.7% CF) Reparación Concreto (0.7% CI

Concreto sin cr - -

Cinta de aislar. C Sección B-B

Acotaciones en mm.

Figura 15.Esquema de las vigas

23

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Repasivante / —8- Protección catódica / --- Barrera/inhibidor

Barrera : •fl - --r

0.7 % ci-)] Reparación

____

0.7 % CI- -

100

50

('4

E o -

-50-

-1 00 i i 0 10 20 30 40 50 60

Posición del segmento de acero, cm

Figura 16. Comportamiento de Ig (la corriente positiva es anódica en todas las figuras) de la barra segmentada 3 días después de la reparación (3 días después del curado) para cada sistema de primario.

3.

2-

1- E o

-2 -

-'9-- Repasivante

-B— Protección catódica 1

—fr-

Barreralinhibidor

Barrera

0.7 % cr 0.7 % cr Reparación

0 10 20 30 40 50 60

Posición del segmento de acero, cm

Figura 17. Comportamiento de la Ig de la barra segmentada al final del curado de la reparación (24 días después de la reparación) para cada sistema de primario.

24

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

30

20 (N

E o

-10 -

—e-- 3d —•*-- 5 d

• —e---8d --- 13 d —G--24 d Reparación

07 % Cl

0 10 20 30 40 50 60 Posición del segmento de acero, cm

Figura 18. Evolución de la Ig a lo largo de la reparación y el curado para el sistema repasivante (referencia).

Resultados con más detalle pueden ser consultados en la literatura (ver bibliografía proporcionada). La conclusión principal de este estudio fue que en condiciones agresivas cerca del umbral de cloruro para producir corrosión en el refuerzo, el efecto galvánico de la reparación en las zonas de interfase, reparadas y no reparadas, es limitado en el tiempo y disminuye después del periodo de curado. También, el efecto galvánico es limitado en extensión por que disminuyen demasiado cuando se mueven fuera de la reparación. Como un tema interesante ratificando lo que se ha encontrado en los estudios descritos anteriormente, el sistema de barrera reduce el efecto galvánico en períodos más largos que los otros. Este sistema también trabajó mejor que los demás en todas las condiciones de exposición.

Tomando en cuenta las explicaciones anteriores, es claro que la ausencia de un agente de unión juega un papel muy importante en el deterioro de la reparación y en la generación del par galvánico. Bajo condiciones agresivas similares y materiales como los probados en esta investigación, las reparaciones deberían incluir un agente de unión para el concreto y una aplicación adecuada de un sistema barrera para el refuerzo. La seguridad estructural debe ser garantizada si se especifica un agente de unión.

25

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

¿u

(N 15 E

10

-10

o i 2 3 4 5 6 7

1• b)

0.1•

0.01V

0.001

o 1 2 3 4 5 6 7

200 c)

o O. U) U)

-200

-400 w_600

0 1 2 3 4 5 6 7

1.00E+05 d)

1.00E+04

Cl 1.00E+03

1.00E+02

1.00E+01

1.00E+00

0 1 2 3 4 5 6 7 Condiciones

—+--0.7 % CI —9—Interface —a— Reparación

Figura 19. Evolución de la Ig, Icorr, Ecorr and Rs durante todas las condiciones de exposición para el sistema repasivante (sistema de referencia)

26

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

3.5.1 Ventajas de su uso

La principal ventaja es que bajo la certeza de no haber alcanzado el umbral de cloruro para producir corrosión, pueden realizarse reparaciones localizadas usando primarios en el refuerzo como los probados aquí. Los primarios no producirán un efecto galvánico significativo a largo plazo, ni siquiera en las áreas que se extiendan unos cm de la zona reparada. El uso de primarios bajo estas circunstancias disminuye los efectos galvánicos en las áreas adyacentes de la misma barra reparada.

3.5.2 Desventajas

El error principal es en la interfase de la reparación. Si ésta no se realiza correctamente o no hay un buen agente de unión, la reparación puede fallar.

3.6 Estructuras reales

La mayoría de los datos reportados en la literatura provienen de ensayos de laboratorio o de ambientes en situaciones controladas (pequeñas muestras en ambientes naturales específicos), debido a que no es fácil obtener resultados de estructuras reales, pero sí es posible.

Con el fin de verificar los resultados de las muestras pequeñas expuestas a nivel laboratorio en condiciones de campo controladas, se realizaron reparaciones en columnas de edificios expuestos a varias distancias de la playa, bajo la brisa marina y la influencia de fenómenos meteorológicos. La figura 20 muestra una foto del estado típico de las columnas previo a la reparación y la figura 21 un esquema de los sitios específicos de un edificio, donde diferentes tipos de primarios fueron aplicados al refuerzo en reparaciones localizadas. La mayoría de los resultados que se discuten en este trabajo demuestran que el sistema barrera ha tenido un mejor comportamiento que los otros sistemas, por lo tanto, se analizarán los datos de la columna 7 del edificio "Pesca" (Figura 21).

Los detalles del proceso de reparación, materiales y pruebas aplicadas pueden ser consultados en la literatura respectiva (ver bibliografía anexa).

La figura 22 muestra los datos de la columna 7 del edificio "Pesca" que fue reparada con un primario tipo barrera aplicado con métodos

27

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ho Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

apropiados al refuerzo (Figura 21). La barra Noreste (NE) fue reparada (R) a 0.5 y 0.9 m de altura mientras que la barra Noroeste (NO) no fue reparada (NR). Los datos de la izquierda son el periodo de tiempo en que la columna ha estado en servicio antes de tener un grado de corrosión inaceptable. La corrosión no se midió durante un año, una vez que se alcanzó el nivel inaceptable (mitad de la gráfica de la Figura 22). Después de realizar las reparaciones con la secuencia de la figura 23, se reiniciaron las mediciones y los resultados se muestran a la derecha de las gráficas de la Figura 22. Esta nueva etapa de mediciones incluyó a las barras NO la cual fue NR, teniendo en cuenta que está expuesta en el mismo ambiente pero con menor intensidad que la barra NE.

o o

Figura 20. Condición típica del estado de corrosión de las columnas antes de su reparación

28

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0.40 0.40

0.40 0.40

--D --D

0.40 II- 1 1 0.40

-c ---c 0.40 0.40

-B ---B

0.40 1 0.40

A

0.50 1 1 1 0.50

Pesca 9 Pesca 8 Inhibidor Referencia

c

t

c c

c c

c t c t t

c c

t t

c

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de consirucciones de concreto

0.40 0.40 0.40

0.40 lEo E 0.40

J 0.40

I 0.40

-A

1 0.50

1

H-B

1 0.40

i c 1 0.40

0.40

- A

1 0.50

_

4- B

1 0.40

0.40

1 0.40

- A

1 0.50

_

Pesca 7 Pesca 5 Pesca 2 Barrera Repasivante Protección catódica

Figura 21. Esquema de daños en un edificio típico

Se observó una tendencia en los valores que no representó problema en términos de corrosión. Esta tendencia se prolongó durante el período de medición en ambas barras. Esto significa que no se observó ninguna diferencia entre la reparada (NE) y la no reparada (NO). De manera similar, si se analizan los datos de la barra NE, hubo una diferencia en el comportamiento entre las partes reparadas y no reparadas pero duró unos pocos días después de la reparación. Valores del comportamiento electroquímico (icorr, Ecorr y p) de las zonas R y NR se mezclan después de algunos días de la reparación y se ubican en la zona de pasivación (Figura 22). No hubo un efecto galvánico importante entre la barra no reparada NE y la NO. Gráficas similares a la de la figura 22 se construyeron para cada columna y sistema de primario.

Se obtuvo información importante del área bajo la curva de las mediciones de corrosión realizadas a 0.9 m de altura de las columnas reparadas. Esta icorr media representa el valor promedio al cual se mantuvo la zona evaluada durante todo el período de medición. Por lo tanto es un indicador de la efectividad de la reparación de acuerdo al sistema de primario utilizado. La tabla 7 muestra esta información. Los primarios que se comportaron mejor que la referencia pueden ser usados con buenos resultados. Los primarios que se comportaron peor

29

Page 30: Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

10

1

0.1

- 2 0.01

0.001

10

0.1

0.01

0.001 -

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

que la referencia, deben evitarse bajo cualquier circunstancia. Es necesario tener en cuenta que hubo primarios del mismo tipo pero de diferente fabricante que tenían diferencias sustanciales entre ellos (tabla 7).

Barra Noreste

Barra Noroeste (NO)

w (1) 0 -200 ti) > > -300

-400

o -500 w

O

-100

-200

-300

-400

-500

0.1 - 0.1 1

O 20 40 60 10000-

Tiempo,

NE NO

100 —+--R 0.5m NR

o 9 R 0.m NR 10

NR 1.3m NR

1' .NR 1.7m NR 0 20 40 60 80

Tiempo, —9—NR 2.lm NR

Figura 22. Edificio Pesca, columna 7, Protección tipo barrera

80

30

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1 1

1' 1 1 e e e (

e 1 1 e 1 e e e

1: e e e 1 e e 1 e e e e

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Columna Tipo de proteccion Área bajo la

curva (tA/cm2)

Tiempo ,

uiaSj .,

mean 'corr

Cetmar 8 Barreral* 11.43 172 0.066 Cetmar 1 Protección catódica'* 29.60 441 0.067 Cetmar 6 Inhibidorl* 12.65 172 0.074

Cafe 5 Protección catódica 2* 13.94 176 0.079 Pesca 2 Protección catódica 3* 39.59 389 0.102 Pesca 7 Barrera2* 23.97 204 0.118 Cafe 1 Barrera3* 24.52 176 0.139 Cafe 2 Inhibidor2* 39.66 176 0.225 Cafe 7 Referencia 43.07 176 0.245 Pesca 9 Inhibidorl** 60.86 205 0.297 Cafe 13 Repasivante 141.48 456 0.310 Pesca 5 Repasivante 70.95 204 0.348

Tabla 7. Velocidad de corrosión media (mean corr) de las columnas reparadas a la altura de 0.9 m

*Los números indican diferente fabricante **Diferente producto, mismo fabricante

Tomando como límite para la despasivación de la reparación el valor de 0.1 pA/cm 2 , el mejor sistema fue el barrera seguido de cerca por el de

31

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

protección catódica y el inhibidor. Es importante hacer notar que la calidad del primario parece ser mejor indicador que el tipo de protección que proporciona. Esta es la razón por qué algunos de los sistemas tipo barrera, de otros fabricantes, no funcionaron tan bien como se esperaba. Los sistemas de referencia y repasivación no funcionaron bajo ninguna circunstancia.

La conclusión principal de esta investigación fue que el sistema barrera no es el único que trabaja bien en condiciones de campo, pues también se obtienen buenos resultados con los sistemas de protección catódica e inhibidor. Parece ser que bajo el mismo tipo de protección, la calidad del primario es el parámetro más importante. Otra conclusión importante es que la aplicación del primario no solo disminuye la velocidad de corrosión de las zonas reparadas, adicionalmente el par galvánico formado duró solamente unos días y no afectó significativamente ambas zonas no reparadas, barras NE y NO. El aumento en la velocidad de corrosión al final del periodo de medición en las barras NO está más relacionada con la activación de microceldas (fuerte contaminación de cloruros) que por el efecto de la reparación.

Estos resultados ratifican los de trabajos previos y los descubrimientos anteriores. La metodología, resultados y conclusiones específicas pueden ser consultados en la bibliografía proporcionada al final de este tra bajo

3.6.1 Ventajas de su uso

Una de las principales Ventajas de su uso de ratificar el comportamiento de las reparaciones localizadas con primarios en pruebas de campo es que demuestran ser una opción confiable y económica bajo circunstancias como las presentadas aquí, donde existe un daño evidente y el concreto es de mala calidad. En términos prácticos, el uso de primarios en el acero de refuerzo es justificado en reparaciones de elementos construidos con concreto de mala calidad si la aplicación y los procedimientos son correctos.

Si el concreto de los elementos estructurales dañados es de buena calidad, los primarios no son necesarios.

3.6.2 Desventajas

Está claro que cualquiera de los primarios probados en las barras funciona mejor que la referencia o la lechada de cemento. Sin embargo,

32

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

también es claro que el primario aplicado debe ser de buena calidad porque algunas marcas no ofrecen una buena protección a pesar de tener el mismo tipo de protección teórico que otros.

Otra desventaja es que la aplicación del primario podría conducir a muchos errores: la preparación del concreto y la superficie de acero ó la aplicación de un mal agente de unión ó primario entre otros. Otra desventaja es la falta de control durante el colado del concreto o acceso al acero que puede conducir al deterioro del primario con las respectivas consecuencias.

3.7 Comportamiento a largo plazo de una protección tipo barrera en concreto.

Muchas de las situaciones presentadas muestran al sistema de barrera S (epóxico) como el mejor contra la corrosión. Sin embargo, hay muchos

estudios y todavía hay discusión sobre la aplicación de resinas epóxicas en construcciones grandes e importantes, y no hay resultados suficientes reportados sobre su uso para pequeñas reparaciones.

El comportamiento de un epóxico del alquitrán de hulla, aplicado a la barra de refuerzo como un método de mantenimiento o reparación del concreto fue estudiado en especímenes cilíndricos y comparado con una referencia (sin sistema de primario). La figura 24 muestra un esquema del espécimen, el cual ha sido caracterizado ampliamente. El espécimen fue expuesto a tres micro-climas marinos por más de 5 años. En esta etapa las muestras de control se agrietaron. Los datos presentados comparan el comportamiento electroquímico de las muestras de

e referencia (justo antes de que se agrietara) con los que tienen epóxico.

Algunos de los resultados indican que los especímenes tienen un comportamiento similar entre ellos si el sistema de protección no es

le requerido por el ambiente agresivo (ninguna acción fuerte de cloruro).

00 La Figura 25 muestra este caso cuando el espécimen está localizado a lOOm de la playa (segunda línea de casas). Cuando la carga del medio

e ambiente es más agresiva (cloruro), el sistema de protección (barrera) es exigido y su comportamiento es mejor que la referencia como se

el muestra en la Figura 26.

e lo e 33

e

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Revestimientos al acero de refuerzo como metodo de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

ctrodo de trabajo a corrugada # 3)

ble de cobre para hacer ntacto electric con el

15

Barra sujetadora

Contra electrodo

larra de titanio activada ctuando como electrodo e Referencia (ER)

Sello epóxico

o de pintura epóxica a restringirel areade con meable a Cl y CO-,

o de pintura epóxica para :egeral acero, de la •osión en hendiduras, tción diferencial,

sangrado o segregación

IOmm —75

Figura 24. Esquema del espécimen

34

Page 35: Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

100

10 (s.l

E (1

0.1

0.01

0.001

Recubierta

O No recubierta

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100

Ecorr, mV vs CSE

Figura 25. Caso típico de la variación de Ecorr vs icorr a 100 m de la playa, relación a/c de 0.70, 7 días de curado, promedio de dos especímenes.

100

10 (s.j

E o 1

1. 1

00 0.1

0.01

0.001

u O o Recubierta

ONo recubierta

A O 99 o

A A A

-600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100

Ecorr, mV vs CSE

Figura 26. Caso típico de la variación de Ecorr vs icorr a 50 m de la playa, relación a/c de 0.53, 1 día curado, promedio de dos especímenes.

Por otro parte, las pinturas orgánicas se deterioran según el entorno de la exposición. Sin embargo, el mecanismo de deterioro puede ser

35

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ENVA

loo

10

' 0.1 o ()

0.01

0.001

A Recubierta

O No recubierta

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

diferente al del acero que está protegiendo. Como consecuencia, se pueden realizar predicciones engañosas de la durabilidad del mismo primario y de su trabajo en conjunto con el acero. En el caso presentado aquí, el cambio de la velocidad de corrosión vs la resistividad fue un parámetro importante para conocer si la cinética de degradación fue la misma para ambos. La figura 27 muestra un caso típico de resistividad vs velocidad de corrosión tomando los valores de la muestra de referencia en su despasivacion y los resultados de las muestras con epóxico desde el inicio de su exposición. El deterioro de la capa es evidente cuando se observa un aumento en la velocidad de corrosión y una disminución en la resistencia. Este comportamiento prácticamente coincide con el de las muestras de referencia cuando empiezan a despasivarse. Esto podría significar que se está observando el comportamiento de un material compuesto (capa y acero) que no tiene ningún daño antes de la exposición, que habría dirigido las zonas de deterioro y modificado los tiempos de despasivación. Este comportamiento fue reproducible en los otros tipos de concreto y por esta razón pueden hacerse buenas predicciones anticipadas de la velocidad de corrosión basadas en los valores de la resistividad.

1 10 100 1000 10000 100000

Resistividad, Ka-cm

Figura 27. Caso típico de la variación de la resistividad vs icorr a 50 m de la costa, relación a/c de 0.46, 1 día de curado, promedio de dos especimenes.

La conclusión más importante de esta parte es que los sistemas de primarios funcionan correctamente en concretos de buena calidad y específicamente en pequeñas reparaciones localizadas como las

36

9

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de consirucciones de concreto

presentadas aquí, donde las tensiones ya están distribuidas a lo largo de la estructura y los posibles problemas de adherencia son prácticamente insignificantes. De la misma manera, la resistividad demuestra ser un parámetro importante para modelar el comportamiento de la reparación. En términos prácticos: situaciones donde la reparación es pequeña y hay una certeza que la adherencia no será un problema, un sistema de barrera a base de un epóxico de alquitrán de hulla es una buena alternativa para el refuerzo como método de reparación del concreto. El tiempo de prueba es largo comparado con lo que dura un concreto de mala calidad en ambientes agresivos.

3.7.1 Ventajas de su uso

La principal ventaja de esta parte de la investigación es que se puede modelar el comportamiento electroquímico de la reparación. Además, otra ventaja importante es la posibilidad de utilizar la resistencia como un parámetro práctico para evaluar el estado electroquímico de una estructura.

3.7.2 Desventajas

En forma similar a los casos expuestos anteriormente, la correcta aplicación del sistema de imprimación es muy importante para tener una buena reparación en el concreto y buenos resultados. Una desventaja importante es que realmente no hay certeza del comportamiento de la reparación de los primarios en el acero a largo plazo. Los primarios podrían eventualmente perder sus características de protección antes de ser exigidos por la agresividad del medio ambiente y podrían causar más efectos adversos que si no se utiliza.

SFA

Page 38: Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Revestimientos al acero de refuerzo como metodo de protección contra la corrosión de construcciones de concreto lit

11

4. CONCLUSIONES GENERALES

Las investigaciones presentadas aquí constituyen una parte importante de aquellas en las que ha participado el autor. Los resultados se aplican sólo para las condiciones de prueba y cualquier extrapolación a otras situaciones deberá hacerse tomando en cuenta que los resultados podrían no ser similares a los obtenidos aquí. La literatura internacional contiene otros avances en este ámbito, por lo tanto, aquí se presenta sólo una parte de ellos.

Algunas conclusiones generales son las siguientes:

Hay una pérdida de adherencia entre el concreto y el refuerzo de acero cuando se utilizan primarios o sistemas de pintura en la varilla. Esta pérdida se comporta linealmente con el espesor de la capa y va desde 25% para epóxicos, hasta 35% para alquidálicas.

Es posible aplicar imprimaciones al refuerzo como un método de reparación o prevención de la corrosión en el concreto armado, pero teniendo en cuenta situaciones que pueden ser 4

de ayuda o no para el comportamiento estructural La condición superficial de la varilla influye claramente en el

comportamiento de la reparación cuando el acero es pintado. Los primarios tienen diferente efectividad en función del estado superficial de la barra de refuerzo, incluso si no está diseñada para ambientes alcalinos.

La escala de comportamiento fue obtenida de varios especímenes, donde la varilla fue pintada con el primario y expuesta a diferentes contenidos de cloruro y fuentes de penetración. En términos prácticos, el usuario puede ser capaz de seleccionar el primario más conveniente para la reparación del concreto en función del contenido de cloruro y la fuente de la penetración de cloruro.

El agente de unión trabaja favorablemente desde el punto de vista electroquímico. Esto reduce la velocidad de corrosión por lo menos durante los ciclos de prueba evaluados. Sin embargo, no hay ninguna certeza de este comportamiento a largo plazo, por lo que es necesario futuras investigaciones.

En pequeñas vigas y bajo la agresividad de los cloruros cercanos al umbral de corrosión, el efecto galvánico de la reparación en tas zonas reparadas y no reparadas y zonas de interfase de la barra reparada es limitado en el tiempo y extensión, ya que se pierde después del curado y cuando está

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e Revestimientos al acero de retuerzo como metodo de proteccion contra la corrosion de construcciones de concreto e

alejado de la reparación. Como un tema interesante, y ratificando varios de los resultados anteriores, el sistema de barrera reduce más que los otros el efecto galvánico de la reparación localizada con primarios en el acero en el largo plazo y en diferentes condiciones de exposición. En estructuras reales el sistema de barrera trabaja bien como en los casos de laboratorio. Sin embargo, la protección catódica y el sistema inhibidor trabajan bien también. Parece ser que la calidad de cada sistema es el parámetro importante, antes que los propios sistemas, que viniendo de diferentes fabricantes, se comportaron de forma diferente. Otra conclusión importante fue que la aplicación de los primarios no solo disminuye la velocidad de corrosión de la parte reparada, sino además el par galvánico que se formó duró poco tiempo y no afectó a las zonas cercanas de las barras no reparadas y reparadas. Los primarios en el refuerzo funcionan también correctamente en los concretos de buena calidad y específicamente en reparaciones localizadas como las simuladas aquí, donde las tensiones ya estaban distribuidas a lo largo de la estructura y los problemas de pérdida de adherencia pueden ser insignificantes. De manera similar, la resistencia eléctrica puede tomarse como un parámetro importante para modelar el comportamiento de la reparación.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido una propuesta del autor para resolver varios problemas del Golfo de México, donde los primarios son usados para proteger el acero de refuerzo de estructuras de concreto como un método de reparación o prevención de la corrosión. Algunos proyectos se han desarrollado en este tema y han financiado parte de la investigación. Los principales fueron el CONACyT 31350 y 2186 PA, así como la cooperación bilateral México - Estados Unidos (CONACyT-NSF) y México (CONACyT-CSIC), España. El autor contó con el extraordinario apoyo del Dr. Alberto Sagües de la Universidad del Sur de Florida (USF) y la Dra. Carmen Andrade del Instituto Eduardo Torroja (IETCC). Ellos participaron en varias etapas de los proyectos a través de las mencionadas acciones bilaterales. El Dr. Sagüés tenía amplia experiencia en el uso de resinas epóxicas en barras refuerzo recubiertas y específicamente en los puentes de Florida cuando manifestó su interés en el proyecto. La Dra. Andrade había iniciado una línea de investigación similar con el Dr. Pazini de la Universidad de Goiás (UFG), quien desarrolló su tesis doctoral en este tema. El autor comienza este tema

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

en 1990 y todavía continúa. Este autor está en deuda con ellos y con todos sus coautores y estudiantes, quienes hicieron posible estas contribuciones. El autor reconoce la importante contribución de M. Balancán en la preparación y medición de varias muestras así como en la coautoría de varios artículos. Las opiniones y conclusiones expresadas aquí son las del autor y todos los participantes como coautores en las diferentes etapas de la investigación. Las opiniones y conclusiones no representan necesariamente la de los organismos de financiamiento ni de los representantes de institutos y universidades.

Bibliografía Los artículos y las referencias citadas en la bibliografía están explícitamente relacionados con todos los proyectos de autor. Cada uno de los trabajos que figuran en esta bibliografía cita el trabajo de otros autores muy reconocidos a nivel internacional

Artículos en revistas de prestigio

Carmen Andrade et al., "Influence of temperature on the galvanic current induced by a localized repair when using primers to the reinforcement", Materials and Structures, RILEM, Vol 41, pp. 351-361, 2008. P. Castro-Borges et al., "Electrochemical performance of a localizad repair. Effect of applying a primer and a bonding membrana ", Materiales de Construcción, Vol. 53, No 271 pp. 135-144, 2003 Pedro Castro-Borges, et al., "The macrocell activity in slightly chioride contaminated concrete induced by reinforcement primers", Corrosion NACE, Vol 59, No. 6, pp. 535-546, 2003. Luis Maldonado-López, et al., "Bond Loss Between Epoxy and Alkyd Coated Reinforcement Rebars and Concrete". Corrosion Forms and Control for Infraestructure, ASTM STP 1137, Víctor Chaker, Ed., American Society for Testing and Materials, pp. 372-385, 1992, Philadelphia

Artículos en memorias de congresos y eventos de prestigio

a) Pedro Castro-Borges, et al., "Comportamiento electroquímico de una reparación localizada. Efecto de la aplicación de una imprimación y un puente de adherencia", VII Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción y IX Congreso de Control de Calidad en la Construcción, CONPAT 2003, Vol. III

.

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Revestimientos al acero de refuerzo como m&odo de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Recuperadón, Cap. IV Elementos estructurales, Trabajo MX 15, pp. IV.1-IV.8, Octubre de 2003, Telchac, Yucatán, México

Pedro Castro-Borges, et al., "Primers to the reinforcement in C mortars,as used in localized repairs, effectiveness in two exposure

conditions", III International Conference on High Performance Concrete and Performance and Quality of Concrete Structures,

C. PaperTl44, 2002, Oct.1-4, Recife, Pernambuco, Brazil, Pedro Castro-Borges, et al., "Aplicaciones de primarios al refuerzo.

C Influencia de la exposición del refuerzo al ambiente antes de la

c. imprimación", VI Congreso Iberoamericano sobre patología de las construcciones, 8 al 12 de Octubre de 2001, Santo Domingo, República Dominicana, en CD.

L Enio Pazini et al., "Sistemas de reparación para estructuras dañadas por corrosión", Rehabilitación del Patrimonio Construido, 18 p., 24 al 27 de Septiembre de 2001, Ciego de Avila, Cuba,

Pedro Castro-Borges, "Las pinturas al refuerzo como método de C rehabilitación", Ciclo de Conferencias Magistrales dentro de la

Feria Internacional de la Construcción de Cuba, 2-5 Abril de 2001 La Habana Cuba.

Pedro Castro-Borges, "Pinturas al acero de refuerzo como método de prevención de la corrosión en concretos armados expuestos al

C clima tropical marino de la Península de Yucatán, México", 1

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C. Enio Pazini, et al., "Effect of passivant and cathodic protection

C primer systems on the galvanic currents induced by localized repairs", en Concrete Durability and Repair Technology, Eds. R. K. Dhir y M. 3. McCarthy, ISBN 07277 2826 1, Thomas Telford Publishers, Proceedings of Creating with concrete, pp. 423-433,

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C 41

C. .

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto V

Corrosion Damaged Infrastructure, NACE International, ISBN-970-92095-0-7, pp. 126-133, Agosto (1998).

k) Luis Maldonado-López, et al., A. Zapata, "Influencia de las Pinturas Epóxicas y Alquidálicas en la Adherencia entre el Acero y el Concreto". Memorias ler. Taller Internacional sobre Corrosión, pp. 188-197, 23-28 Marzo 1992.

Resúmenes en Congresos

Pedro Castro-Borges, "On the use of primers to the reinforcement steel for preventing corrosion and repairing concrete structures. Recent advances", 5o Congreso de Corrosión NACE Región Latinoamericana y 8o Congreso Iberoamericano de Corrosión y Protección, y Latincorr 2003, p. 46, 20-24 Octubre, 2003, Santiago de Chile.

Pedro Castro-Borges, et al., "Aplicaciones de primarios al refuerzo. Influencia de la exposición del refuerzo al ambiente antes de la imprimación. VI Congreso Iberoamericano sobre Patología de las Construcciones, , Resumen 124, p. 116, 8-12 Octubre, 2001, Santo Domingo, República Dominicana

José Alpuche-Avilés, et al., "Electrochemical behavior of repaired columns using primers to the reinforcement", Trabajo S.30.3, 1 NACE Mexican Section Corrosion Congress, 26-30 de Agosto de 2001, Cancún, Q. Roo, México

Pedro Castro-Borges, et al., " Behavior of juxtaposed galvanic couples in small repaired beams by using primers to the reinforcement", Trabajo S.30.4, 1 NACE Mexican Section Corrosion Congress, 26-30 de Agosto de 2001, Cancún, Q. Roo, México

Pedro Castro-Borges, et al., "Influence of temperature an the galvanic current induced by a localized repair when using primers to the reinforcement" Trabajo T08-37, Latincorr 2000, 17-22 de Septiembre de 2000, Cartagena de Indias, Colombia.

Sixto Rejón-Moreno, et al., "Influence of the exposure to the environment prior to the application of a primer to the reinforcement of concrete", International Materials Research Congress, Trabajo 5 16:33, p. 125, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México,.

José Chan-Cabrera, et al., "Electrochemical behavior of primers to the reinforcement in simulated laboratory repairs. Effect of two exposure conditions", International Materlais Research Congress, Trabajo S 16:31, p. 125, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México,.

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Revestimientos al acero de refuerzo como mótodo de protección contra la corrosión de constrtcciones de concreto

ci e ci ci e ci ci e ci ci ci

ci G

h) J. M. Ordaz, M. Quintal-Uicab, P. Castro, "Primers for the reinforcement as a repair meted of concrete. "Efectiveness according to their protection mechanism", International Materlals Research Congress, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México, Trabajo S 16:30, p. 124.

1) Juan Ordaz-Lara, et al., "Primers for the reinforcement as a repair meted of concrete. Influence on the adjacent zones", International Materials Research Congress, Trabajo S 16:29, p. 124, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México. Carmen Andrade, et al., "Galvanic currents induced by a localized repair when using an inhibitor based primer for reinforcing steel", 3rd NACE Latin American Corrosion Congress and VI Congreso Iberoamericano de Corrosión y Protección, p. 13, 30 de Agosto al 4 de Septiembre, 1998, Cancún, México. Pedro Castro-Borges, et al., " Galvanic currents induced by a localised repair using steel primers", International Materials Research Congress, p. 39, 1-4 de Septiembre, 1997, Cancún, México.

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Page 44: Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto

Mérida, Yuc., a 14 de junio de 2013

Dr. Alberto Jaime Paredes

Presidente de la Comisión de Especialidad de Ingeniería Civil

Academia de Ingeniería

Presente

Estimado Dr. Jaime:

Con relación al documento titulado "Revestimientos al acero de refuerzo como método

de protección contra la corrosión de construcciones de concreto" elaborado por el Dr. en

Ing. Pedro Castro Borges, como trabajo de ingreso a nuestra Comisión de Especialidad de

Ingeniería Civil, me complace informar a usted, que estoy de acuerdo en su contenido, por

lo que no tengo ningún inconveniente en aceptar dicho documento. Las correcciones y

observaciones ya se las he hecho llegar al Dr. Castro.

Reciba un cordial saludo.

Atentamente,

M eJg1osé Antonio de Jesús González Fajardo

Académico

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Instituto de Ciencias Físicas

Universidad Nacional Autónoma de México

Cuernavaca Mor. 2 de Junio de 2013.

DR. ING. ALBERTO JAIME PAREDES

PRESIDENTE

COMISIÓN DE INGENIERÍA CIVIL

ACADEMIA DE INGENIERÍA

PRESENTE

Estimada Dra. Ruíz Gomez

Expreso a usted mi más fuerte reconocimiento y aprobación al ingreso del Dr. Pedro

Castro Borges a la Academia de Ingeniería de México. Su trabajo REVESTIMIENTOS AL

ACERO DE REFUERZO COMO MÉTODO DE PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN DE

CONSTRUCCIONES DE CONCRETO constituye una pieza sólida de conocimiento que

reafirma el liderazgo del Dr. Castro Borges en este importante campo de la ingeniería.

Reciba usted un cordial saludo.

Atentamente,

Miembro de la Academia de Ingeniería

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México, D.F., a 26 de junio de 2013

Dr. Humberto Marengo Mogollón Presidente Academia de Ingeniería Presente

Me es muy grato dirigirme a usted para informarle que he leído el resumen del trabajo de ingreso a la Academia de Ingeniería titulado "Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la corrosión de construcciones de concreto", presentado por el Dr. Pedro Castro Borges.

Considero que el resumen en comento refleja de manera sintética las contribuciones que el Dr. Castro ha hecho a la ingeniería mexicana, mismas que son especialmente relevantes para la ingeniería civil.

Es mi opinión que el resumen es adecuado para el proceso de ingreso a nuestra Academia.

Reciba un saludo con afecto.

Atentamente,

Dr. Sergio M. Alcocer Martínez de Castro