corrosion hormigon

Corrosión del hormigón

Degradación de un elementoDegradación de un elemento

estructuralestructural.

Consecuencias: costes económicos yConsecuencias: costes económicos y

humanoshumanos

Corrosión del hormigón

Hormigón: material compuestoHormigón: material compuesto

cerámico formado por el agregadocerámico formado por el agregado

más el aglutinante (cemento)más el aglutinante (cemento).

Clases de cementos: Portland yClases de cementos: Portland y

aluminosoaluminoso

Corrosión del hormigón

Composición típica:

7-15% cemento Portland

14-21% agua

0,5-8% aire

24-30% agregado fino

31-51% agregado tosco

Corrosión del hormigón

Clases de cementosClases de cementos

Corrosión del hormigón

Composición:Composición:

Portland: CaO 65% SiO 20% Al O 5%Portland: CaO 65%, SiO2 20%, Al2O3 5%, Fe2O3 5%, MgO < 5%

Aluminoso: Al2O3 50%, CaO 40%,Fe2O3 5%, SiO2 < 5%

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Hormigón de cemento Portland: contiened fi ( ) ( )agregado fino (arena) y grueso (grava).

Obtención:a) Calcinación de la mezcla de arcilla y caliza a

1400 ºC (clinker)( )

b) Adición de CaSO4 2H2O (yeso) para retrasarb) Adición de CaSO4 2H2O (yeso) para retrasar el fraguado

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

) F dc) Fraguado: 2CaOSiO2 + x H2O→ 2CaOSiO2 xH2O

2CaOAl2O3 + x H2O→ 2CaOAl2O3 xH2O2 3 2 2 3 2

(hidratación)(hidratación)

d) Endurecimiento: hidratación lentad) Endurecimiento: hidratación lenta

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Diferencias entre cemento Portland yl ialuminoso:

a) Portland pH entre 12-13, aluminoso pH 9-10.

b) Tiempo de fraguado similarc) Tiempo de endurecimiento menor enc) Tiempo de endurecimiento menor en

cemento aluminoso (24 h resistencia similar al Portland en 28 días)al Portland en 28 días)

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Hormigón:

Se debe controlar el empaquetamiento densodel agregado (60-80% volumen) así como lacantidad adecuada de agua para unasg ppropiedades mecánicas (resistencia) óptimas.

Problemas: fragilidad, menor resistencia atracción que compresión penetración del aguatracción que compresión, penetración del agua

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Alternativa: hormigón armado

Se refuerza introduciendo barras, tubos oalambres de acero en el cemento antes delproceso de fraguado.p gAcero y hormigón poseen similares coeficientesde dilatación térmica Mejor acoplamientode dilatación térmica. Mejor acoplamientomecánico y adherencia usando superficiesrugosas de acerorugosas de acero.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Hormigón pretensado:

Se vierte el hormigón en los tendones tensadosa tracción generándose esfuerzos dea tracción, generándose esfuerzos decompresión en el hormigón que deben ser

d d l t i l tcompensados cuando el material se somete atracción.

Hormigón postensado: tensado posterior alg p pendurecimiento.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Corrosión del hormigón

a) Corrosión química del hormigón

b) Corrosión electroquímica de las armaduras

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento Portland

a) Carbonatación

b) Penetración de cloruros y otros contaminantes) y

c) Intercambio iónicoc) Intercambio iónico

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

C t l iCemento aluminoso

a) Conversión

b) Carbonatación

c) Hidrólisis alcalina

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento Portland

Carbonatación: acceso del CO2 disuelto en el líquido de los poros:q p

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

C iConsecuencias:

a) Disminución del pH de 12 a 8 y acceso de ) p yagua y oxígeno.

b) Corrosión de las armaduras y colapsob) Corrosión de las armaduras y colapso estructural: Fe + 1/2O2 → FeO

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento Portland

Acción del exceso de CO2

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(HCO3)2

Consecuencias: disolución de la calConsecuencias: disolución de la cal

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento PortlandC b t ió• Carbonatación

Proceso de difusión:

X = k t1/2

X: profundidad de penetración

t: tiempo

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

•Penetración de cloruros y otros agentes

–Procedencia: de los propios áridos o de agentes acelerantes del fraguadoagentes acelerantes del fraguado

–También es un proceso de difusión

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

•Penetración de cloruros y otros agentes

2 ( ) ( )1/2X = 2 (z) (Def t)1/2

X= profundidad de los clorurosD = coeficiente efectivo de difusiónDef= coeficiente efectivo de difusión(z)= valor de la función de Gausst= tiempo

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

•Intercambio iónico:

MgSO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + Mg(OH)2

Consecuencia: disminución de aglomerante yg yde la resistencia mecánica.

Contacto con aguas subterráneas.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

•Intercambio iónico:

CaCO3 + 2NH4Cl → CaCl2 + (NH4)2CO3

Consecuencia: aumento de la porosidad de la pestructura

Aguas residuales industriales y domésticas.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

•Intercambio iónico:

Ca(OH)2 + 2NaNO3 → Ca(NO3)2 + NaOH

Consecuencia: formación de compuestospsolubles y destrucción de la estructura

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminoso

Transición de fase:

Al2O3CaO 10H2O (hexagonal) → 2 3 2 ( g )

Al O 3CaO 6H O (cúbico)Al2O3 3CaO 6H2O (cúbico)

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminoso

Transición de fase:

Consecuencias: aumento de la porosidad yp ypérdida de resistencia a compresión.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminosoTransición de fase:Transición de fase:

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminoso

•Carbonatación: distinto mecanismo alcemento Portland.Se forman carboaluminatos, aragonito, etc., g ,

Consecuencia:Consecuencia:Se produce la corrosión de las armaduras.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminoso

• Hidrólisis alcalina: se genera óxido dei i ió i á ialuminio por reacción en medio básico.

Consecuencia:Las armaduras quedan protegidas contra laLas armaduras quedan protegidas contra lacorrosión pero el aumento de volumen originatensiones y pérdida de resistencia a tracción.

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Cemento aluminoso

• Acción de los sulfatos:3C SO 3C OA O 31 O3CaSO4 + 3CaOAl2O3 + 31 H2O→ CaOAl2O3 3CaSO4 31 H2O2 3 4 2

Aumenta el volumen en más del 200%

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Corrosión de las armaduras

El hormigón protege las armaduras (pH>7)iReaccciones:

2Fe + 4CO2 + 2H2O → 2Fe(HCO3)2

2Fe(HCO3)2 +3/2O2→ Fe2O3 + 2H2O + 4CO2

2Fe + 3/2O2 →Fe2O3

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Corrosión de las armaduras

Resultado:

a) Aumento de volumen)b) Pérdida de resistencia a tracción

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Corrosión de las armaduras

Mecanismo: formación de pilas de aireaciónif i i i fidiferencial por existencia de fisuras

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Corrosión de las armaduras

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Corrosión de las armaduras

Corrosión del hormigónCorrosión del hormigón

Corrosión de las armaduras

Protección:) ió ó i 0 3a) Relación agua cemento óptima entre 0,35-

0,40b) Áridos de buena calidad (grava de río

mínima porosidad)p )c) Impermeabilizantes, plastificantes,

Fe(OH) coloidal para tapar porosFe(OH)3 coloidal para tapar porosd) Vidrio soluble, jabones y pinturas