corrosion hormigon

Corrosión del hormigón

Degradación de un elementoDegradación de un elemento

estructuralestructural.

Consecuencias: costes económicos yConsecuencias: costes económicos y

humanoshumanos


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


Composición típica:

7-15% cemento Portland

14-21% agua

0,5-8% aire

24-30% agregado fino

31-51% agregado tosco


Clases de cementosClases de cementos


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


) 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


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)


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


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.


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.



a) Corrosión química del hormigón

b) Corrosión electroquímica de las armaduras


Cemento Portland

a) Carbonatación

b) Penetración de cloruros y otros contaminantes) y

c) Intercambio iónicoc) Intercambio iónico


C t l iCemento aluminoso

a) Conversión

b) Carbonatación

c) Hidrólisis alcalina


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


Cemento Portland

Acción del exceso de CO2

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(HCO3)2

Consecuencias: disolución de la calConsecuencias: disolución de la cal


Cemento PortlandC b t ió• Carbonatación

Proceso de difusión:

X = k t1/2

X: profundidad de penetración

t: tiempo


•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


•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


•Intercambio iónico:

MgSO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + Mg(OH)2

Consecuencia: disminución de aglomerante yg yde la resistencia mecánica.

Contacto con aguas subterráneas.



CaCO3 + 2NH4Cl → CaCl2 + (NH4)2CO3

Consecuencia: aumento de la porosidad de la pestructura

Aguas residuales industriales y domésticas.



Ca(OH)2 + 2NaNO3 → Ca(NO3)2 + NaOH

Consecuencia: formación de compuestospsolubles y destrucción de la estructura


Cemento aluminoso

Transición de fase:

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

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


Cemento aluminoso

Transición de fase:

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


Cemento aluminosoTransición de fase:Transición de fase:


Cemento aluminoso

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

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


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.


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%


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



Resultado:

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



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







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

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