CATEGORÍA: CONTROL DE CALIDAD

HABILIDAD DEL CONCRETO PARA RESISTIR LA PENETRACIÓN AL ION CLORURO

23 de enero de 2023.

El concreto es un material de amplio uso aplicado mundialmente en las construcciones, debido a las ventajas que presenta, como: buena resistencia a la compresión, bajo costo y facilidad de producción.

Esta última característica en conjunto con el desempeño, está directamente ligada a la vida útil de la edificación, que puede ser definida como el período en el cual la estructura es capaz de garantizar no apenas su estabilidad, más todas las funciones para las cuales fue proyectada.

Durante el auge de la construcción de estructuras de concreto se creyó que éstas, prácticamente no adolecían de patología alguna. Sin embargo, y contrario a esta creencia común, las estructuras de concreto reforzado no son imperecederas y su vida útil puede llegar a ser notablemente inferior a lo que se estima en su etapa de diseño y construcción.

Muestra de ello, es la aparición de signos de deterioro en aquellas estructuras que se construyeron en el siglo XX y en las que a la fecha se evidencian problemas en los que se ve comprometida la funcionalidad de un elemento aislado o, inclusive, la del sistema estructural en general. En efecto, durante la vida útil de las estructuras, estas se ven sometidas a diferentes procesos de deterioro inherentes a su función. La degradación de las estructuras de concreto y su consecuente reducción de desempeño es un problema frecuente en el mundo que deja pérdidas económicas considerables.

Los problemas de durabilidad en estas estructuras pueden ser causados por diversos factores. Pueden ser de naturaleza física, como la abrasión, el efecto de los sismos, las deformaciones que les impone su uso, o pueden ser de origen químico, como el ataque de sulfatos y ácidos, la reacción álcali agregado, la corrosión del refuerzo, o deberse a la naturaleza del concreto.

Adicionalmente al deterioro causado por estos factores debe sumarse la existencia de prácticas de construcción inadecuadas como recubrimientos insuficientes del acero de refuerzo, demasiada alta relación agua–cemento, mala compactación y curado, uso de agua y agregados contaminados con cloruros, sulfatos y otros elementos agresivos.

Obviamente, el ambiente en que las estructuras estarán expuestas, ejerce influencia directa en el comportamiento del material utilizado. En este sentido, la década del 90 mostró que el concreto como material de construcción es inestable a lo largo del tiempo, teniendo sus propiedades físicas y químicas alteradas en función de las características de sus componentes y de las respuestas de estos a las condicionantes del medio ambiente.

La forma de deterioro que ha mostrado mayor incidencia y con los mayores perjuicios económicos en diversos países, es la corrosión de armaduras. Este mecanismo de deterioro es consecuencia de la interacción del material con el medio, aliada o no a esfuerzos mecánicos.

En la literatura es posible encontrar metodologías estandarizadas para diagnosticar, cuantificar e inclusive predecir el daño de las estructuras de concreto reforzado, basado en técnicas experimentales. Así mismo, pueden reconocerse ensayos, los cuales buscan determinar propiedades de los concretos, para luego servir como parámetros de entrada en los modelos empíricos o bien, para relacionar estos parámetros, cualitativos o cuantitativos, directamente como un indicador de su durabilidad.

Puede hacerse una clasificación de estos ensayos, dependiendo del principio o la técnica utilizada que gobierne el fenómeno transporte iónico:

Puede notarse, que el elemento común en los ensayos propuestos es caracterizar la permeabilidad frente a diferentes elementos, para correlacionarlos con su vida útil. Sin embargo, ningún método en particular se considera completamente aceptado para cuantificar esta variable. A pesar de ello, diversas investigaciones han indicado que la permeabilidad del concreto, al aire o al agua, es una excelente medida de su resistencia al ingreso de medios agresivos en el estado gaseoso o líquido y así, constituye una medida de la durabilidad potencial de un concreto dado

Uno de los principales agentes agresivos que pueden generar el proceso de deterioro, son los iones cloruro. La corrosión ocasionada debido a la penetración de estos iones al interior del concreto es de naturaleza electroquímica, envolviendo una reacción anódica donde ocurre la oxidación del metal, y otra de naturaleza catódica, que ocurren simultáneamente. Para que ocurra la corrosión de las armaduras de acero, se hace necesario la presencia de cuatro elementos: el conductor que es la propia barra de acero, el electrolito (agua) para conducir los iones, el oxígeno que forma los productos de corrosión, y una diferencia de potencial para la formación de dos áreas distintas (la de naturaleza anódica y catódica). Este último factor puede ser ocasionado por diferentes intensidades de compacidad del concreto, diferencias de aireaciones, de humedad o de concentraciones salinas.

Probablemente el ensayo de migración más difundido y ampliamente utilizado en la industria es el conocido como “rapid chloride penetrability test (RCPT)” el cual fue propuesto hace más de 30 años.

El término migración se usa usualmente para el flujo iónico generado por una diferencia en el potencial eléctrico. En este tipo de ensayos, la muestra es saturada y sometida una diferencia de potencial constante.

Aunque desde hace años se proponen diversos tipos de montajes, desde hace un par de décadas se puede reconocer que el montaje recurrente para el propósito de determinar el coeficiente de difusión, es colocar una probeta de concreto o mortero de sección circular de 100mm de diámetro y de 50mm de espesor, entre dos celdas en las que en la primera existe una solución de cloruros y en otra a una solución con concentración de elementos como sodio, potasio e hidróxidos. La diferencia de potencial hace que se presente el flujo iónico desde la celda con la solución de cloruros hasta la otra celda, a través del concreto.

Entre más permeable sea el concreto, más iones cloruro viajaran a través del espécimen, y una mayor corriente será medida. La corriente es medida por 6 horas. Se determina el área bajo la curva contra el tiempo, la cual representa la carga total o los Coulumbs que pasaron a través del espécimen.

Los datos obtenidos pueden ser empleados para estimar el coeficiente de difusión de cloruros del concreto y de esta forma calcular la vida de servicio y la durabilidad en el diseño de estructuras de concreto, así como la durabilidad basada en el control de calidad del mismo.