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jun. 27 de 2012
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Resumen:

La carbonatación es un fenómeno natural que ocurre todos los días en diferentes tipos de estructuras. ¿Saben qué es la carbonatación, cómo detectarla y cómo protegerse de ella? Aquí les contamos.

En el concreto que no contiene acero de refuerzo, la carbonatación generalmente es un proceso de pocas consecuencias, sin embargo, en el concreto reforzado, este proceso químico aparentemente inofensivo, avanza lenta y progresivamente desde la superficie expuesta del concreto, encontrando dentro de la masa de concreto al acero de refuerzo generando una posible corrosión del acero.

Para entender este fenómeno recurro a la definición que hace Rick Montani de este fenómeno:

La carbonatación en el concreto es la pérdida de pH que ocurre cuando el dióxido de carbono atmosférico reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto y convierte el hidróxido de calcio (con alto pH) a carbonato de calcio, el cual tiene un pH más neutral.

¿Por qué es un problema la pérdida de pH? Porque el concreto, con su ambiente altamente alcalino (rango de pH de 12 a 13), protege al acero de refuerzo contra la corrosión. Esta protección se logra por la formación de una capa de óxido pasivo sobre la superficie del acero que permanece estable en el ambiente altamente alcalino.

Cuando la carbonatación empieza a experimentar la profundidad del refuerzo, la capa de óxido protectora y pasivadora deja de ser estable. A este nivel de pH (por debajo de 9), es posible que empiece la corrosión, dando como resultado un agrietamiento y fisuramiento del concreto.

Aunque la difusión del dióxido de carbono a través de los poros de concreto pueda requerir años antes de que ocurra el daño por corrosión, puede ser devastadora y muy costosa de reparar.

Carbonatación del concreto

Fotografía: Argos

¿Cómo detectar la carbonatación en el concreto?

En definitiva, la manera más fácil de detectar la carbonatación en una estructura es romper un pedazo de concreto (preferentemente cerca de un borde) en donde se sospeche que hay carbonatación.

Después de limpiar todo el polvo residual del espécimen, se coloca una fenolftaleína sobre el concreto. Las áreas carbonatadas del concreto no cambiarán de color, mientras que las áreas con un pH mayor a 9 tomarán un color rosado brillante.Este cambio apreciable de color muestra cuál es es la profundidad de carbonatación dentro de la masa de concreto.

Este tipo de ensayo es rutinario y lo realizan los laboratorios dedicados a la investigación del concreto cuando se evalúa una patología en el concreto. Estas investigaciones que se hacen a las estructuras deben estar acompañadas de ensayos de resistencia del concreto, valoraciones de la profundidad del recubrimiento, contenido de cloruro, permeabilidad del concreto, entre otras pruebas.

Carbonatación del concreto

Fotografía: Argos

Carbonatación del concreto

Fotografía: Argos

Carbonatación del concreto

Fotografía: Argos

Factores que afectan la carbonatación

El proceso de carbonatación se ve afectado por variables naturales que se encuentran en el concreto. El aumento de carbonatación depende, en gran medida, del contenido de humedad y de la permeabilidad del concreto. Para que haya carbonatación, debe haber humedad.

La reacción de carbonatación avanza más rápidamente cuando la humedad relativa en el concreto se encuentra entre el 50 y el 60 por ciento. Si la humedad es baja, significa que no hay suficiente agua en los poros del concreto para que se disuelvan cantidades significativas de hidróxido de calcio.

Otro asunto fundamental es que el concreto permeable se carbonatará rápidamente: una forma de sumar años de protección contra la carbonatación es el seguimiento de prácticas estándar para producir concretos de baja permeabilidad: estas incluyen relaciones bajas de agua/cemento, compactación apropiada por vibración, uso de puzolanas  como cenizas volantes o humo de sílice, y un curado del concreto apropiado.

Todas estas prácticas reducen la permeabilidad del concreto y hacen menos probable que el dióxido de carbono se difunda a través del concreto.

Recubrimiento del concreto y defectos de superficie

La carbonatación puede causar problemas de corrosión incluso en un concreto de alta calidad: un recubrimiento bajo del concreto y defectos de superficie tales como grietas y pequeños agujeros proporcionan una ruta directa al acero de refuerzo. No pasará mucho tiempo antes de que el acero en el área de esta grieta empiece a corroerse.

Los bordes del recubrimiento de concreto son especialmente susceptibles a la corrosión por carbonatación. Si el acero en estas áreas no tuviera un recubrimiento de concreto adecuado, la carbonatación conduciría a la corrosión y podría causar desportillamiento en los bordes en muy pocos años.

Durante la construcción original, las esquinas son también áreas donde con frecuencia el concreto no está bien compactado. Los huecos y los agregados expuestos de la superficie reducen el recubrimiento de concreto, permitiendo que la carbonatación alcance rápidamente el acero.

¿Qué se debe hacer para reparar y proteger la estructura de la carbonatación?

La reparación del daño visible es solo el primer paso para una reparación duradera del concreto dañado por la corrosión. Las áreas resanadas cubren usualmente solo alrededor del 20 por ciento de toda el área de la superficie, pero el área total de esta ha sido carbonatada.

Si solo se resana el daño visible, sin preocuparse por las causas subyacentes, no pasará mucho tiempo antes de que ocurra mayor desportillamiento. 

Para detener efectivamente el avance de la carbonatación, se emplean recubrimientos anti-carbonatación. Al contrario de las pinturas de mampostería o los recubrimientos elastoméricos comunes, estos recubrimientos están diseñados para detener el ingreso del dióxido de carbono.

En Europa los métodos de prueba para evaluar la resistencia al dióxido de carbono de un recubrimiento han demostrado que un recubrimiento anti-carbonatación de alta calidad puede agregar protección a la varilla de refuerzo en una cantidad igual a muchos centímetros de recubrimiento de concreto. 

La tecnología en desarrollo de los inhibidores de corrosión puede ayudar a resolver la corrosión existente:los inhibidores de corrosiónpueden aplicarse en aerosol o con rodillos en la superficie de concreto antes de aplicar un recubrimiento anticarbonatación. El inhibidor de corrosión trata la corrosión existente en la varilla de refuerzo y el recubrimiento anticarbonatación agrega una protección efectiva. 

Todo lo anterior nos lleva a ser conscientes de que el medio ambiente juega un papel importante en el fenómeno de la carbonatación, ya que el estado del tiempo y el clima definen de cierta manera la condición de agresividad del entorno que rodea una estructura de concreto. Por otra parte la estructura define la interacción y el comportamiento de la masa superficial e interna frente a la agresividad del medio ambiente.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

El concreto con su ambiente altamente alcalino (rango de pH de 12 a 13), protege al acero de refuerzo contra la corrosión.

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Conclusión

La reparación del daño visible es solo el primer paso para una reparación duradera del concreto dañado por la corrosión. La tecnología en desarrollo de los inhibidores de corrosión puede ayudar a resolver la corrosión existente:los inhibidores de corrosión pueden aplicarse en aerosol o con rodillos en la superficie de concreto antes de aplicar un recubrimiento anticarbonatación.

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