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
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
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.
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
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
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
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
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
Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la
corrosión de construcciones de concreto
Introducción
Introducción
• Pérdida de adher…
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• Respuesta del pri…
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• Comportamiento a…
Conclusiones
Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la
corrosión de construcciones de concreto
Introducción
Introducción
• Pérdida de adher…
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• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Efectos de la aplic…
• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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
Pé
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
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…
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• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
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Conclusiones
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
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• Pérdida de adher…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Efecto galvánico…
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• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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
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…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
Especimenes típicos
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…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
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Conclusiones
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
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• Pérdida de adher…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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
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Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
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Conclusiones
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
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Conclusiones
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
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Conclusiones
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…
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• Respuesta del pri…
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• Estructuras reales
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Conclusiones
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…
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• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• 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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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…
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• Efecto galvanico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la
corrosión de construcciones de concreto
Bibliografía
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Artículos en memorias de congresos y eventos de prestigio
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Artículos en memorias de congresos y eventos de prestigio
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8. E. Pazini, P. Castro, C. Andrade, C. Alonso, “Influencia de las imprimaciones con efecto barrera y
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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.
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1. Resúmenes en Congresos
2. Pedro Castro-Borges, “On the use of primers to the reinforcement steel for preventing corrosion
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3. P. Castro, M. Quintal-Uicab, S. Rejón, "Aplicaciones de primarios al refuerzo. Influencia de la
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Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la
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Resúmenes en Congresos
7. S. Rejón, M. Quintal-Uicab, P. Castro, “Influence of the exposure to the environment prior to the
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8. J. H. Chan-Cabrera, M. Quintal-Uicab, P. Castro, “Electrochemical behavior of primers to the
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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
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11. C. Andrade, C. Alonso, E. Pazini, P. Castro, “Galvanic currents induced by a localized repair
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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.
Revestimientos al acero de refuerzo como método de protección contra la
corrosión de construcciones de concreto
¡Gracias por su atención!
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…
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• Efectos de la aplic…
• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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…
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• Estructuras reales
• Comportamiento a…
Conclusiones
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
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Conclusiones
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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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
Introducción
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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
Introducción
• Pérdida de adher…
• Estado superficial…
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• Efectos de la aplic…
• Efecto galvánico…
• Estructuras reales
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Conclusiones
Academia de Ingeniería, A.C.
XIV Coloquio de Ingreso
Ceremonia
Dr. Pedro Castro Gómez
27 de junio de 2013 Proyecto apoyado por el CONACYT