46° congresso brasileiro do concreto “construindo a ... · corrosión de construcciones de...

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Academia de Ingeniería, A.C. XIV Coloquio de Ingreso Ceremonia Dr. Pedro Castro Borges 27 de junio de 2013 Proyecto apoyado por el CONACYT

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Page 1: 46° Congresso Brasileiro do Concreto “Construindo a ... · corrosión de construcciones de concreto Pérdida de adherencia vs. espesor de recubrimiento alquidálico para barra

Academia de Ingeniería, A.C.

XIV Coloquio de Ingreso

Ceremonia

Dr. Pedro Castro Borges

27 de junio de 2013 Proyecto apoyado por el CONACYT

Page 2: 46° Congresso Brasileiro do Concreto “Construindo a ... · corrosión de construcciones de concreto Pérdida de adherencia vs. espesor de recubrimiento alquidálico para barra

Revestimientos al acero de refuerzo como

método de protección contra la corrosión

de construcciones de concreto

Dr. Pedro Castro Borges

Investigador Titular del Departamento de Física Aplicada

Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN – Unidad Mérida, Km. 6

Antigua Carretera a Progreso, C.P. 97310, A.P. # 73, Cordemex

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Agradecimientos

CONACyT

México- USA (CONACyT-NSF)

México-España (CONACyT-CSIC).

Alberto Sagüés (University of South Florida, USF)

Carmen Andrade (Instituto Eduardo Torroja, IETCC)

Luis Maldonado (CINVESTAV-Mérida)

Mercedes Balancán Zapata (CINVESTAV-Mérida)

Álvaro Zapata Navarro (q.e.p.d)

José Humberto Marrufo Ramírez

Jorge W. González Rodríguez

Sixto Rejón Moreno

José Heriberto Chan Cabrera

José Alpuche Avilés

Juan Manuel Ordaz Lara

Las opiniones y conclusiones no representan necesariamente las de las agencias de financiación ni los autores de

institutos y universidades.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

Page 7: 46° Congresso Brasileiro do Concreto “Construindo a ... · corrosión de construcciones de concreto Pérdida de adherencia vs. espesor de recubrimiento alquidálico para barra

Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Arreglo experimental de la prueba de extracción

• El comportamiento del acero de refuerzo pintado con primarios

o con recubrimientos epóxicos fue estudiado en pequeñas vigas

y cilindros.

• Se probaron dos diferentes diámetros de acero de refuerzo

(0.95 cm y 1.27 cm).

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Pérdida de adherencia vs. espesor de recubrimiento alquidálico para barra

de 1.27 cm de diámetro (#4).

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

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Espesor del recubrimiento alquidálico, mm

Pérd

ida d

e a

dhere

ncia

, %

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Pérdida de adherencia vs. espesor del recubrimiento epóxico para las barras # 4.

El ajuste de fue hecho únicamente para los especímenes cilíndricos.

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

0 5

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

Espesor de recubrimiento alquidálico, mm

rdid

a d

e a

dh

ere

ncia

, %

%

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

• 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 pintadas con epóxico y del 33% y 35% para

las recubiertas con alquidálico.

Contribuciones

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

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 las costas de Yucatán.

Desventajas

La falta de una buena aplicación del recubrimiento, de acciones

específicas cuando sea aplicado en regiones sísmicas, etc.

puede llegar a conducir a muchas fallas.

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Condiciones superficiales del refuerzo

a) SC1. Acero limpio (C), libre de agentes agresivos.

b) SC2. Un día de pre corrosión en ambiente urbano (1UP)

c) SC3. Un día de pre corrosión en ambiente marino (1MP)

d) 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

e) 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.

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Mecanismos de protección

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

MP1) Tipo barrera, epóxico de alquitrán de hulla.

MP2) Protección catódica, con pigmentos de zinc.

MP3) Tipo inhibidor, base plomo.

MP4) Tipo repasivante, lechada de cemento Portland ordinario

MP5) Referencia, sin primario.

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Valores promedio de Ecorr vs el tiempo de exposición en ciclos

de humectación y secado. Primario con efecto inhibidor.

La condición superficial tiene una importante influencia en el

comportamiento de la reparación cuando el refuerzo es recubierto con

un primario.

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Eco

rr v

s E

CS

, m

V 5MP 11UP

1UP 1MP C Límite superior (-122mV) Límite inferior (-272mV)

a)

Tiempo, días

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Orden promedio de la despasivación de los especímenes de acuerdo al tipo

de protección y condición superficial.

Tipo de protección Orden de despasivación

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

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

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

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

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

Los primarios tienen efectividades diferentes en función de la condición

superficial estudiada.

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

• Es posible conocer el primario más conveniente en función

del tipo de exposición.

• Es importante el conocimiento para la selección del mejor

primario de acuerdo al tipo de exposición del refuerzo.

Desventajas

• Los obreros podrían aplicar el primario después del tiempo

recomendado con la consecuente pérdida de desempeño.

• Limpiar el acero de refuerzo pero sin garantizar que el

estado superficial sea el adecuado antes de la aplicación

del primario

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

3. Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

de

mortero :

1: 3: 0.5

2 cm

Parte

cubierta

Con el

primario

Electrodos de trabajo

2 cm

8 cm.

1 cm 1 cm 1 cm

2 cm Cinta de

aislar

3 cm

5.5 cm 2 cm

8 cm

2 cm

Área de

exposición Doble Sencilla

Contacto

eléctrico

1: 3: 0.5

2 cm

Electrodo de trabajo

2 cm

8 cm.

1 cm 1 cm 1 cm

2 cm

Cinta de aislar

3 cm

5.5 cm 2 cm

8 cm

2 cm

Área expuesta

Contacto eléctrico

Proporción de

cemento

1:

2 cm

2 cm

8 cm.

1 cm

Doble Simple

Esquema de los especimenes

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

Especimenes típicos

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Escala de efectividad de los primarios

a. Inmersión parcial en una solucion de NaCl al 5%

Tipo de

protección

Tiempo de

despasivación

Riesgo de corrosión

Icorr media Ecorr media Rs media

Mayor

efectividad

Menor

efectividad

Barrera 107días Significativa 90% Bajo riesgo

Proteccion

catódica 16 días Significativa 90% Muy alto riesgo

Inhibidor 1 días Significativa 90% Muy alto riesgo

Repasivante 3 días Significativa 90% Muy alto riesgo

Referencia 2 días Significativa 90% Muy alto riego

3. Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Escala de efectividad de primario

2. Ciclos de humectación y secado

Tipo de

proteccion

Tiempo de

despasivacion

Riesgo de corrosion

Icorr media Ecorr

media

Rs media

Mayor

efectividad

Menor

efectividad

Barrera 125 días Significantiva 90% Bajo riesgo

Proteccion

catodica 23 días Significantiva 90% Muy alto riesgo

Inhibidor 17 días Significantiva 90% Muy alto riesgo

Referencia 4 días Significantiva 90% Muy alto riesgo

Repasivante 1 días Significantiva 90% Muy alto riesgo

3. Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Recomendaciones de tipo de primarios de acuerdo al tipo de

exposición.

Tipo de protección

Tipo de exposición Proteccion

catódica

Inhibidor Barrera Repasivante Referencia

Zonas

húmedas

%

NaCl 0 - 0.4 2 1 5 3 2

0.4 - 2.0 3 1 5 1 2

2.0 – 5.0 4 2 5 2 2

Zonas de secado y mojado 4 3 5 1 2

Comportamiento global 13 7 20 7 8

5 = Altamente recomendable

4 = Muy recomendable

3 = Recomendable

2 = Poco recomendable

1 = No recomendable

Es posible conocer cuál de los primarios funciona mejor en la mayoría de las

circunstancias estudiadas haciendo una suma del comportamiento individual de cada

uno.

3. Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

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.

Desventajas

Uno de los principales errores es que existen varias marcas y

tipos de primarios en el mercado, incluso con los mismos

componentes a los evaluados aquí, y podrían conferir o no la

protección requerida.

3. Respuesta del primario bajo diferentes tipos de ataque de cloruros

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

4. Efecto de la aplicación de una agente unión cuando se repara concreto con acero pintado.

15 cm 15 cm

5 cm

5 cm

45.7 cm

Recubrimiento

epóxico

Barra de

refuerzo #3

Nivel de

solución

NaCl al 3.5%

11.5 cm

1-A

1-B

1-C

11.5 cm

11.5 cm

11.5 cm

1 4

7 cm

7 cm

8 cm

8 cm

8 cm

5

4

3

2

1

a) b) c)

5

4

3

2

1

Esquema de los especimenes

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

El agente unión parece trabajar favorablemente desde el punto de vista

electroquímico. Este redujo la icorr al mínimo durante los ciclos de

prueba.

4. Efecto de la aplicación de una agente unión cuando se repara concreto con acero pintado.

Tiempo, días

0.1

1

10

0 50 100 150 200 250

icorr

, m

A/c

m2

A

B

C

Reparación

Valores de icorr promedio de las columnas con agente unión

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

El correcto uso de un agente unión, en condiciones similares a las

analizadas aquí, promoverá la disminución de la icorr después de

la reparación en las zonas reparadas y no reparadas.

En términos prácticos, pintar con primarios el acero de refuerzo

como método de reparación localizada trabaja mejor con una

agente unión bien aplicado.

Desventajas

Una mala aplicación o la falta de un agente unión puede conducir a

fallas en la reparación como interfaces abiertas por contracción.

Un buen agente unión puede promover problemas estructurales al

elemento.

4. Efecto de la aplicación de una agente unión cuando se repara concreto con acero pintado.

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

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

2 4 6 1 Concreto

30 210 180 210 30

(0.7% Cl - ) Reparación Concreto (0.7% Cl

- )

Concreto sin Cl -

A - A Sección

80 8 0 80 80 80 80 80 5

15 10

5

15 10

A

B

A

B

Concreto (0.7% Cl - ) Reparación Concreto (0.7% Cl

- )

D - D Sección

600 C

10 10

Concreto (0.7% Cl - ) Reparación Concreto (0.7% Cl

-

Concreto sin Cl -

C Cinta de aislar. B - B Sección

Acotaciones en mm

3 5 7

100

15 15

D

15

100

D

6

15

C-C Section

A B

A B

Esquema de la viga

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Condiciones ambientales de exposición

Condición

(1)

Reparación

(2)

Curado

(3)

80-90%

RH

(4)

Inmersión

parcial

(5)

40% RH

(6)

85% RH

(7)

95% RH

Dias

3 días

después del

colado

24

(21 días

después

de la

reparación)

79

(103 días

después

del

colado)

59

(después

de (3))

1106

(después

de (4))

90

(después

de (5))

110

(después

de (6))

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Evolución de la Ig a lo largo de la reparación y el curado para el

sistema respasivante (Referencia)

-10

0

10

20

30

0 10 20 30 40 50 60

Posición del segmento de acero, cm

Ig, m

A/c

m2

mA

/cm

2

3 d 5 d 8 d 13 d 24 d

0.7 % Cl -

0.7 % Cl -

Reparación

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

-10

-5

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4 5 6 7 I g

, m

A/c

m2

a)

0.001

0.01

0.1

1

0 1 2 3 4 5 6 7

I corr, m

A/c

m2

b)

Condiciones

0.7 % Cl Interface Reparación

Evolución de la Ig, Icorr, Ecorr y Rs durante todas las condiciones

de exposición para el sistema repasivante (sistema de referencia)

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

• 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 en este

trabajo.

• Los primarios no producirán un efecto galvánico significativo a

largo plazo, así como tampoco en las áreas que se extiendan a

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.

Desventajas

• Si la interface de la reparación no se realiza correctamente o si

no hay un buen agente, la reparación puede fallar.

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

6. Estructuras reales

Condición típica del estado de corrosión de las columnas antes de su reparación

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

0.40

A A A A

B B B B

C C C C

D D D D

E E E E

Pesca 9 Inhibitor

Pesca 7 Barrier

Pesca 8 Reference

Pesca 5 Repassivant

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40 0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40 0.40

0.50 0.50 0.50 0.50

A

B

C

D

E

Pesca 2 Cathodic protection

0.40

0.40

0.40

0.40

0.40

0.50

Esquema de daños en un edificio típico

6. Estructuras reales

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Secuencia típica de una reparación localizada usando un primario en el acero de refuerzo

6. Estructuras reales

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Edificio pesca, Columna 7, Protección tipo barrera

Barra Noreste(NE) Barra Noroeste (NO)

6. Estructuras reales

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

0.001

0.01

0.1

1

10

0 200 400 600 800

Tiempo, días

icorr

,

A/c

m 2

0.001

0.01

0.1

1

10

0 200 400 600 800

Tiempo, días

icorr

,

A/c

m 2

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Velocidad de corrosion media (mean icorr) de las columnas reparadas a la altura de 0.9 m

Columna Tipo de protección Área bajo la curva

(mA/cm2)

Tiempo

(días)

icorr media

(mA/cm2)/días

Cetmar 8 Barrera1* 11.43 172 0.066

Cetmar 1 Proteccion catódica1* 29.60 441 0.067

Cetmar 6 Inhibidor1* 12.65 172 0.074

Cafe 5 Proteccion catódica2* 13.94 176 0.079

Pesca 2 Proteccion catódica3* 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 Inhibidor1** 60.86 205 0.297

Cafe 13 Repasivante 141.48 456 0.310

Pesca 5 Repasivante 70.95 204 0.348

*Los números indican diferentes fabricantes

**Diferente producto, mismo fabricante

6. Estructuras reales

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

• 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.

Desventajas

• 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.

• La aplicación del primario podría conducir muchos errores: la preparación del concreto y la superficie de acero ó la aplicación de un mal agente unión ó primario entre otros.

• La falta de control durante el colado del concreto o acceso al acero que puede conducir al deterioro del primario con las respectivas consecuencias.

6. Estructuras reales

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

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

10 mm

75

15 Barra de titanio activado

actuando como electrodo de

referencia (RE)

Sello epóxico

Cable de cobre para hacer

contacto eléctrico con el ER

Electrodo de trabajo

(Barra corrugada # 3)

Barra sujetadora

Contra electrodo

Sello de pintura epóxica para restrigir el área de concreto permeable a Cl- y CO2

Sello de pintura epóxica para proteger el acero de la corrosion en hendiduras, aereación diferencial, sangrado o segregación

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto gálvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

0.001

0.01

0.1

1

10

100

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

icorr

, m

A/c

m 2

Recubierta

No recubierta

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.

Ecorr, mv vs CSE

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto gálvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Caso típico de Resistividad vs icorr a 50 metros de la playa, relación a/c de 0.46,

1 día de curado, promedio de dos especimenes.

0 .001

0.01

0.1

1

10

100

1 10 100 1000 10000 100000

Recubierta

No recubierta

Resistividad, KW-cm

icorr

, m

A/c

m2

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto gálvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Ventajas

• El comportamiento electroquímico puede ser modelado.

• La resistividad puede ser utilizada como un parámetro práctico

para evaluar el estado electroquímico de la estructura.

Desventajas

• La correcta aplicación del sistema de imprimación es muy

importante para tener una buena reparación en el concreto y

buenos resultados.

• No se conoce el comportamiento de la reparación con primarios

en el acero de refuerzo a largo plazo. Los primarios podrían

eventualmente perder sus características de protección antes de

ser exigidos por la agresividad del medio ambiente y podría

causar más efectos adversos que si no se utilizara.

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

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto gálvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Conclusiones generales

1. Hay una pérdida de adherencia entre el concreto y el

refuerzo de acero cuando utiliza 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 alquídicas.

2. Es posible aplicar Imprimaciones al refuerzo como un

método de reparación o prevención de la corrosión en el

concreto armado

3. La condición superficial de la varilla influye claramente en el

comportamiento de la reparación cuando el acero es

pintado.

Introduccion

• Perdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

4. La escala de comportamiento fue obtenida de varios

especímenes, donde la varilla fue pintada con el primario y

expuesto a diferentes contenidos de cloruro y fuentes de

penetración.

5. El agente 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, a menos de que más datos lo confirmaran.

Conclusiones generales

Introduccion

• Perdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

6. En pequeñas vigas y bajo la agresividad de cloruros

cercanos al umbral de corrosión, el efecto galvánico de la

reparación en las zonas reparadas, no reparadas y de

interface de la barra reparada es limitado en tiempo y

extensión, ya que se pierde después del curado y cuando

este se aleja de la reparación.

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.

Conclusiones generales

Introduccion

• Perdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Conclusiones generales

7. 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 más que los propios sistemas,

viniendo de diferentes fabricantes, se comportaron de

forma diferente.

8. Los primarios en el refuerzo funcionan correctamente en

los concretos de buena calidad y específicamente en

reparaciones localizadas como las simuladas aquí.

De manera similar, la resistencia puede tomarse como un

parámetro importante para modelar el comportamiento de

la reparación.

Introduccion

• Perdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvanico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Bibliografía

Artículos en revistas de prestigio

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localized repair when using primers to the reinforcement”, Materials and Structures, RILEM, Vol

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Artículos en memorias de congresos y eventos de prestigio

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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

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

2. P. Castro, M. A. Quintal, J.H. Chan, “Primers to the reinforcement in mortars,as used in localized

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Oct.1-4, Recife, Pernambuco, Brazil,

3. P. Castro, M. Quintal, S. Rejón, “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, 8 al 12 de Octubre de 2001, Santo Domingo, República Dominicana, en

CD

4. E. Pazini, P. Castro, P. Helene, “Sistemas de reparación para estructuras dañadas por corrosión”,

Rehabilitación del Patrimonio Construido, 18 p., 24 al 27 de Septiembre de 2001, Ciego de Avila,

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5. Pedro Castro-Borges, “Las pinturas al refuerzo como método de rehabilitación”, Ciclo de

Conferencias Magistrales dentro de la Feria Internacional de la Construcción de Cuba, 2-5 Abril

de 2001 La Habana Cuba.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Artículos en memorias de congresos y eventos de prestigio

6. Pedro Castro-Borges, “Pinturas al acero de refuerzo como método de prevención de la corrosión en

concretos armados expuestos al clima tropical marino de la Península de Yucatán, México”, I Jornadas

Iberoamericanas de Durabilidad de la Armadura, 22-26 Mayo de 2000 Cartagena de Indias, Colombia.

7. P. Castro, C. Andrade, E. Pazini, C. Alonso, “Influence of temperature on the galvanic current induced

by a localized repair when using primers to the reinforcement”, paper # 37, Latincorr/2000, Congreso

Bianual de la Región Latinoamericana de NACE, Cartagena de Indias Colombia, Septiembre de 2000.

8. E. Pazini, P. Castro, C. Andrade, C. Alonso, “Influencia de las imprimaciones con efecto barrera y

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Montevideo, Uruguay.

9. E. Pazini, P. Castro, C. Andrade, C. Alonso, “Effect of passivant and cathodic protection primer

systems on the galvanic currents induced by localized repairs”, en Concrete Durability and Repair

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Proceedings of Creating with concrete, pp. 423-433, Septiembre 6-10, 1999, Dundee Scotland.

10. C. Andrade, C. Alonso, E. Pazini, P. Castro,“Galvanic currents induced by a localized repair when

using an inhibitor based primer for reinforcing steel”, editado por P. Castro, O. Troconis, C. Andrade en

Rehabilitation of Corrosion Damaged Infrastructure, NACE International, ISBN- 970-92095-0-7 , pp.

126-133, Agosto (1998).

11. L.A. Maldonado, P. Castro, J.H. Marrufo, A. Zapata, "Influencia de las Pinturas Epóxicas y Alquidálicas

en la Adherencia entre el Acero y el Concreto". Memorias 1er. Taller Internacional sobre Corrosión, pp.

188-197, 23-28 Marzo 1992.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

1. Resúmenes en Congresos

2. 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, V Latincorr 2003, p.

46, 20-24 Octubre, 2003, Santiago de Chile.

3. P. Castro, M. Quintal-Uicab, S. Rejón, "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

4. J. E. Alpuche, M. A. Quintal, P. Castro, “Electrochemical behavior of repaired columns using

primers to the reinforcement”, Trabajo S.30.3, I NACE Mexican Section Corrosion Congress, 26-

30 de Agosto de 2001, Cancún, Q. Roo, México

5. P. Castro, C. Andrade, C. Alonso, E. Pazini, “ Behavior of juxtaposed galvanic couples in small

repaired beams by using primers to the reinforcement”, Trabajo S.30.4, I NACE Mexican Section

Corrosion Congress, 26-30 de Agosto de 2001, Cancún, Q. Roo, México

6. P. Castro, C. Andrade, E. Pazini, C. Alonso, “Influence of temperature on 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.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Resúmenes en Congresos

7. S. Rejón, M. Quintal-Uicab, P. Castro, “Influence of the exposure to the environment prior to the

application of a primer to the reinforcement of concrete”, International Materials Research

Congress, Trabajo S 16:33, p. 125, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México.

8. J. H. Chan-Cabrera, M. Quintal-Uicab, P. Castro, “Electrochemical behavior of primers to the

reinforcement in simulated laboratory repairs. Effect of two exposure conditions”, International

Materials Research Congress, Trabajo S 16:31, p. 125, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q.

Roo, México.

9. 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 Materials

Research Congress, 27-31 de Agosto de 2000, Cancún, Q. Roo, México, Trabajo S 16:30, p.

124.

10. J. M. Ordaz, M. Quintal-Uicab, P. Castro, “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.

11. C. Andrade, C. Alonso, E. Pazini, P. Castro, “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.

12. P. Castro, E. Pazini, C. Andrade, C. Alonso, “ 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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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

• El uso de primarios produce pérdida de adherencia

entre el concreto y el acero de refuerzo.

• Tomar en cuenta la perdida de adherencia.

• Hipótesis si las estructuras ya están cargadas

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

• Comportamiento a…

Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Comentarios de algunos autores en cuanto al uso de primarios (o pinturas) aplicados al refuerzo de estructuras de concreto

• Las reparaciones de concreto aumenta el carácter

anódico de las zonas contaminadas con cloruros.

• Este carácter anódico es menos intenso en

condiciones de laboratorio si se aplica un

recubrimiento al acero de refuerzo. Esto es

insignificante en estructuras reales, debido a la

vecindad de varios cátodos.

* P. Schiesel, W. Breit, M. Raupach, “Durability of local repairs on concrete structures damaged by reinforcement corrosion”, Durability of

Concrete, 3rd International Cenference, Nice, France, 1994, pp. 1195-1215

Introducción

Introducción

• Pérdida de adher…

• Estado superficial…

• Respuesta del pri…

• Efectos de la aplic…

• Efecto galvánico…

• Estructuras reales

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Conclusiones

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

La macroceldas no aumentan significativamente el valor

de icorr

C. Andrade et al, “The effect of macrocells between active and passive areas of steel reinforcements”, Corrosion Science, 33 (2) (1992), pp. 237-

249.

La macrocelda dura poco tiempo después de realizar la reparación de concreto y promueve las microceldas cuando los primarios son aplicados al acero de refuerzo.

C. Andrade et al, “The effect of macrocells between active and passive areas of steel reinforcements”, Corrosion Science, 33 (2) (1992), pp. 237-

249. C. Andrade, C. Alonso, E. Pazini, P. Castro, “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, Cancún, México, 30 de Agosto al 4 de Septiembre (1998): p. 13

E. J. Pazini et al, “Effect of pasivant and cathodic protection primer systems on the galvanic currents induced by localized repairs” in Concrete Durability and Repir Technology, Proceedings of the International Conference, Dundee, Scotland, UK, 8-10 September, Eds. R. K. Dhir, M. J. McCarthy, 1999, pp. 423-432.

Comentarios de algunos autores en cuanto al uso de primarios (o pinturas) aplicados al refuerzo de estructuras de concreto.

Introducción

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• Estructuras reales

• Comportamiento a…

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

No hay formación de macroceldas en las zonas adyacentes cuando el contenido de cloruros es inferior a 2 kg/m3 de concreto.

S. Nagataki et al, “Macro-cell corrosion on embedded bars in concrete members with joints” in Durability of Building Materials & Components, Proceedings of the 7th International Conference on Durability of Building Materials and Components, Stockholm, Sweden, May, 1996, Ed. Chister Sjöström, pp. 19-23

Comentarios de algunos autores en cuanto al uso de primarios (o pinturas) aplicados al refuerzo de estructuras de concreto

Introducción

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Comentarios de algunos autores en cuanto al uso de primarios (o pinturas) aplicados al refuerzo de estructuras de concreto

Las reparaciones localizadas causan el inicio de la

corrosión en otras partes del mismo elemento cuando

se llevan a cabo en concretos de alta y mediana

calidad con altos niveles de cloruro.

La recubrimientos epóxicos en el refuerzo no evita el

regreso de la corrosión en las zonas reparadas.

* P. Helene, P. Monteiro, “Reparos localizados podem ser considerados soluçoes eficientes para correçao de

problemas de corrosao de armaduras em estruturas de concreto armado”, 1999.

Introducción

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

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 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.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

• Hay una importante diferencia en el desempeño electroquímico

y mecánico cuando el acero tiene o no una preparación

superficial.

• 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.

• El comportamiento de los recubrimientos en climas tropicales

no es completamente comprensible

• Los recubrimientos tradicionales podrían ser utilizados por

muchos años más en climas tropicales, inclusive los que las

normas internacionales prohíben.

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Metodología

• Probetas cilíndricas (7.5 cm de diámetro y 15 cm de altura)

con una barra de # 3 (0.95 cm de diámetro).

• Técnicas electroquímicas

• Potencial de Corrosión (Ecorr)

• Resistividad (Rs)

• Resistencia a la polarización lineal (Rp)

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la

corrosión de construcciones de concreto

Área de concreto revestido con epóxico

Área de acero encintada

Área prueba del acero

Área de prueba del concreto

Área de acero para

contacto eléctrico

1

8

3

2

6 6

2

3/8"

7.5

Acotaciones en cm

2. Estado superficial del refuerzo antes de la aplicación del recubrimiento

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Academia de Ingeniería, A.C.

XIV Coloquio de Ingreso

Ceremonia

Dr. Pedro Castro Gómez

27 de junio de 2013 Proyecto apoyado por el CONACYT