TABLA DE CONTENIDO

INDICE DE IMAGENES......................................................................................................................................ii

INDICE DE TABLAS..........................................................................................................................................iii

1 Introducción....................................................................................................................................................1

2 Desarrollo Experimental................................................................................................................................3

2.1 Materiales..............................................................................................................................................3

2.2 Fabricación de probetas.......................................................................................................................4

2.3 Exposición..............................................................................................................................................4

2.4 Técnicas electroquímicas aplicadas....................................................................................................5

2.5 Estado superficial del acero.................................................................................................................5

3 Resultados.......................................................................................................................................................5

3.1 Potencial de corrosión..........................................................................................................................5

3.2 Velocidad de corrosión.........................................................................................................................6

3.3 Resistividad...........................................................................................................................................7

3.4 Contenido de cloruros..........................................................................................................................8

3.5 Estado superficial del acero.................................................................................................................8

4 Discusión.........................................................................................................................................................9

5 Conclusiones.................................................................................................................................................10

INDICE DE IMAGENES

Imagen 1 Algunos ejemplos de deterioro por corrosión del acero de refuerzo de las estructuras de concreto.......2

Imagen 2 Preparación del acero embebido en el concreto, a) fijación del conductor eléctrico, aplicación de pintura anticorrosiva, aislamiento eléctrico y delimitación del área de estudio. b) Representación esquemática de la probeta de mortero. Acotaciones en mm..............................................................................................................4

Imagen 3 Celda de medición utilizada.....................................................................................................................5

Imagen 4 Evolución del potencial de corrosión para los diferentes morteros fabricados........................................6

Imagen 5 Comportamiento de velocidad de corrosión de morteros fabricados durante el periodo de prueba........7

Imagen 6 Evolución de la resistividad para cada composición de probetas fabricadas...........................................8

Imagen 7 Estado superficial del acero a 80 días de exposición, a) CPO, b) CPC, d) CPO10P y d) CPO20P.........9

Imagen 8 Relación encontrada entre la resistividad y la icorr para los morteros fabricados.................................10

INDICE DE TABLAS

Tabla 1Composición química de los cementos y puzolana utilizados.....................................................................3

Tabla 2 Tabla 2. Dosificación de las composiciones utilizadas...............................................................................3

Tabla 3 Resistencia a la compresión de cilindros de mortero..................................................................................4

Tabla 4 Concentración de cloruros totales en la interface acero-mortero................................................................8

El rol de las puzolanas naturales en el mejoramiento de la durabilidad del concreto reforzado

J. Pacheco2, G. Fajardo1, P. Valdez1, A. Badillo2

RESUMENLa durabilidad de las estructuras de concreto es afectada por la corrosión del acero de refuerzo, siendo el principal problema que preocupa seriamente al sector de la construcción en todo el mundo. Para prolongar dicha durabilidad, se ha propuesto la utilización de materiales cementantes complementarios. Aunado a ello, se ha visto que la utilización de estos materiales reduce los costos de producción del concreto y pueden controlar la emisión de gases que provocan el efecto invernadero. En México existen zonas volcánicas de las cuales se pueden obtener estos materiales. En este trabajo, se analizó la utilización de una puzolana natural mexicana como reemplazo del cemento pórtland ordinario en dosificaciones de 0, 10 y 20%. Se fabricaron cilindros de mortero con un acero embebido en el centro de los mismos. Los especímenes fueron expuestos a ciclos de inmersión en una solución de 35 g/L de NaCl y secado a 40 °C, para acelerar el proceso de penetración de los cloruros. Se determinó la resistencia a la compresión, el potencial de corrosión del acero, la resistividad eléctrica del mortero, la concentración de cloruros y la resistencia a la polarización con el objetivo de caracterizar física, mecánica, eléctrica y electroquímicamente a los especímenes de mortero. La utilización de puzolana natural incrementa la resistividad eléctrica del mortero y la iniciación del proceso de corrosión, disminuyendo consecuentemente la velocidad de degradación por corrosión del acero de refuerzo.

Palabras clave: cloruros; corrosión; durabilidad; puzolanas naturales

1 IntroducciónEl concreto es el material de construcción más utilizado en el mundo. En principio, la durabilidad de estas estructuras es asegurada por la protección, tanto química como física, que el concreto le confiere al acero contra la corrosión. Varios trabajos [1 – 5] han puesto en evidencia como las reacciones de hidratación del cemento producen una solución intersticial con un pH elevado (~13) que genera las condiciones óptimas para la estabilidad casi permanente del acero embebido en concreto. También funciona como una capa física protectora impidiendo o retardando el ingreso de agentes agresivos que pueden despasivar el acero e iniciar su corrosión. Sin embargo, como el concreto es un material poroso, este solamente aísla al acero de las sustancias agresivas del medio exterior que de una manera imperfecta. Esta barrera física depende mucho de la calidad del concreto y de los cuidados que este haya recibido (compactado, acabado y curado) durante su puesta en servicio.

La principal causa de deterioro que compromete la durabilidad de las estructuras de concreto es el causado por la exposición a los cloruros provenientes de sales de deshielo o de un ambiente marino [6] (Imagen 1).

Cualquiera que sea el origen, los cloruros penetran en el concreto por transporte de agua que los contiene, así como por difusión y por absorción. El ingreso prolongado y repetido, con el tiempo, puede dar por resultado una alta concentración de cloruros en la superficie del acero de refuerzo. Los cloruros pueden estar incorporados en los productos de hidratación del cemento (químicamente adheridos), absorbidos en la superficie de los poros de gel (físicamente adheridos), o bien disponibles para la reacción agresiva del acero (libres). Sin embargo la distribución de los iones entre las tres formas no es permanente, ya que hay una situación de equilibrio tal que algunos de los iones cloruro libres están siempre presentes en el agua de los poros. Por consiguiente, solo los cloruros que exceden los necesarios para este equilibrio pueden llegar a adherirse [7].

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Imagen 1 Algunos ejemplos de deterioro por corrosión del acero de refuerzo de las estructuras de concreto.

Los daños ocasionados por la corrosión generada por los cloruros, tan solo en Estados Unidos, producen cuantiosas pérdidas económicas anuales, tales que pueden superar los $276 billones de dólares [8]. Debido a esto, la necesidad siempre creciente de prolongar la durabilidad de las estructuras de concreto reforzado reduciendo los costos de producción a conducido a la utilización de formulaciones de concreto empleando materiales cementantes suplementarios en diferentes porcentajes de sustitución del cemento. Por efecto de su morfología, composición química, mineralógica y tamaño de las partículas, algunos materiales presentan actividad puzolánica significativa [9]; i.e. las partículas reaccionan con el hidróxido de calcio en presencia de agua para producir un material con características cementantes [9, 10]. Estos materiales se pueden utilizar como adición o sustitución parcial del cemento pórtland en función de las propiedades y de los efectos esperados en el concreto.

Es así que la utilización de materiales con características puzolánicas y en particular las cenizas volantes se ha convertido en una práctica común en estos últimos años. Las cenizas volantes son un subproducto dela combustión de carbón pulverizado en plantas generadoras de electricidad y es el más utilizado en Estados Unidos [11]. Algunos estudios se han enfocado sobre el rol de la ceniza volante en el mecanismo de corrosión del acero de refuerzo inducido por los cloruros [12-15]. Se ha visto que conduce a un incremento en la resistividad eléctrica de las matrices cementantes que la incluyen [12-14], y consecuentemente a una disminución en los coeficientes de difusión de los cloruros a través del concreto, por otro contribuye a un incremento en la capacidad de retención de los cloruros debido al aporte adicional de aluminatos [15].

Sin embargo, estas cenizas si bien son menos costosas que el cemento, y su empleo reduce en cierta forma los costos finales, no dejan de ser un material artificial, que presenta un costo relativo a su consecuente recolección, tratamiento y caracterización. Además de incluirse cenizas volantes, humo de sílice y escoria de alto horno en el concreto con el fin de disminuir la corrosión, se ha analizado la utilización de puzolanas naturales, las cuales poseen características puzolánicas similares. La experiencia con puzolanas naturales data de principios del siglo XX. En ese entonces fueron utilizadas en la construcción de presas para controlar el incremento de temperatura. También se usaron para mejorar la resistencia al ataque de sulfato y está entre los primeros materiales en controlar, comprobadamente, la reacción álcali agregado [11].

El efecto de las puzolanas sobre el mecanismo de corrosión, es un tópico que ha sido muy poco analizado [16-17]. Se puede citar como relevante el efectuado por Kouloumbi et al. [16]. Ellos determinaron la eficiencia de puzolanas naturales griegas en la corrosión de concreto reforzado. Utilizaron una puzolana natural griega de Santorin y un cemento Pórtland ordinario. Se fabricaron especímenes cilíndricos de mortero con barras de acero de 5 mm de diámetro. Posterior al curado los especímenes fueron sumergidos en una solución de 3.5% de NaCl por cinco meses. Encontraron una reducción del 40% en la pérdida de masa de las barras de acero a cinco meses a 5 meses de exposición. El uso de la puzolana natural fue clave para estos resultados, pues aporta prácticamente los mismos resultados que la ceniza volante. No obstante, en otro trabajo [17] se ha encontrado que la actividad

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puzolánica no siempre tiende a mejorar las propiedades de un concreto, ya que depende de la composición química y mineralógica de la puzolana utilizada.

México cuenta con zonas volcánicas importantes en las cuales se pueden obtener estos materiales puzolánicos (o puzolanas naturales) que presentan características mineralógicas similares a las puzolanas artificiales (cenizas volantes, escoria, humo de sílice).

Por otro lado, existe un claro consenso en que el desarrollo sustentable de las industrias de cemento y concreto puede lograrse con la sustitución parcial de un porcentaje de cemento con materiales con características puzolánicas. En la industria del concreto, la ceniza volante se ha utilizado con éxito, ya que reduce el costo de producción por metro cúbico de este material. Es así, que la utilización de estos materiales además de un mejoramiento en las propiedades del concreto en estado fresco [9, 10] y endurecido [12-20], resulta en un beneficio económico.

El propósito de esta investigación es analizar el efecto de la utilización de un tipo de puzolana natural mexicana en un mortero reforzado sometido a un proceso acelerado de corrosión. Diferentes pruebas de laboratorio fueron aplicadas en muestras de mortero con diferentes cantidades de puzolana. Medidas del potencial de electrodo del acero, resistencia de polarización y resistividad del mortero fueron obtenidas para evaluar el proceso de corrosión. De igual forma, se obtuvo la resistencia a la compresión y el contenido de cloruro del mortero.

2 Desarrollo Experimental2.1 MaterialesEn las formulaciones de los morteros se utilizó un cemento pórtland CPO40R, un cemento pórtland compuesto comercial CPC30R, (que cumplen con la norma NMX-C-414-ONNCCE) y una puzolana natural (PN) mexicana. La puzolana natural es del tipo andesita y fue utilizada en sustitución parcial del CPO en proporciones de 0, 10 y 20%. La puzolana tiene una textura piroclástica con matriz criptocristalina con vidrio de composición ácida. Tiene fragmentos de feldespatos e hidróxido de hierro [21]. De acuerdo con la norma, el CPC se compone de clinker, yeso y de dos o más adiciones. Las composiciones químicas de estos materiales son presentadas en la Tabla 1Composición química de los cementos y puzolana utilizados. Para todos los casos se utilizó una relación A/cm1 de 0.65 y una consistencia de 50 mm de minirevenimiento. Se utilizó agregado fino calizo cuyo tamaño máximo nominal de partícula fue de 4.8 mm. En total se diseñaron tres composiciones de mortero las cuales se muestran en la Tabla 2.

Tabla 1Composición química de los cementos y puzolana utilizados.

Tabla 2 Tabla 2. Dosificación de las composiciones utilizadas.

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2.2 Fabricación de probetasCon las composiciones de mortero se fabricaron probetas cilíndricas de 50 mm de diámetro y 130 mm de altura con una varilla de acero colocada en el centro de las mismas. El acero tiene un diámetro de 9.5 mm y una longitud de 170 mm. Antes de su colocación se procedió a una preparación de la superficie de las varillas, la cual se presenta en la Imagen 2. En la Imagen 2 se muestra una representación esquemática de la configuración de las probetas.

Imagen 2 Preparación del acero embebido en el concreto, a) fijación del conductor eléctrico, aplicación de pintura anticorrosiva, aislamiento eléctrico y delimitación del área de estudio. b) Representación esquemática de la probeta de mortero. Acotaciones en mm.

Para las pruebas de resistencia a la compresión, se fabricaron cilindros de cada composición con dimensiones de 100 mm de diámetro y 200 mm de altura. Todos los colados fueron realizados de acuerdo a la norma ASTM C 192/C92m-06.

Las probetas fueron coladas y mantenidas a 20°C durante 24 horas sin intercambio de humedad. Posteriormente, fueron desmoldadas y curadas en un cuarto a 20 ± 1°C y 100 de HR durante 28 y 56 días.

Los resultados de las pruebas de resistencia a la compresión, realizadas de acuerdo con la norma ASTM C39-03 a 28 y 56 días, son presentados en la Tabla 3. En ella, se puede constatar, que a 28 días se presenta una ligera reducción en las probetas fabricadas con PN, comparados con aquellos fabricados sin esta adición. Esta reducción puede atribuirse a la reacción puzolánica lenta de ciertos materiales suplementarios, Un curado húmedo continuo y con temperaturas favorables puede ser necesario por periodos más largos que los normalmente requeridos [11] cuando se utiliza este tipo de materiales. Posteriormente, a 56 días se observa un ligero incremento en la resistencia a la compresión (37 MPa). La sustitución de cemento por puzolana no disminuye la resistencia a la compresión de los morteros de manera tal que perjudique al concreto.

Tabla 3 Resistencia a la compresión de cilindros de mortero

2.3 ExposiciónEn condiciones normales el proceso de corrosión suele ser lento y tiene un tiempo de desarrollo medido generalmente en años. Para acelerar dicho proceso, las probetas fueron sometidas a la penetración de cloruros a través de ciclos de 3 días de inmersión parcial en una solución de NaCl a 35 g/l y 4 días de secado a 40ºC en horno con circulación forzada de aire. Bajo estas condiciones, el fenómeno de corrosión será inducido solamente

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por los cloruros, debido a que el alto contenido de agua en la matriz de mortero impide la carbonatación del mismo [22]. Las pruebas electroquímicas fueron conducidas al final del periodo de inmersión con el objetivo de minimizar la contribución de la caída óhmica del mortero. Se analizaron como mínimo 4 probetas por cada composición.

2.4 Técnicas electroquímicas aplicadasMedidas del potencial de corrosión (Ecorr), la resistencia a la polarización (Rp) y de la resistencia eléctrica del mortero fueron llevadas al cabo con un Potenciostato/Galvanostato VoltaLab PGZ-301 conectado a una computadora personal. La respuesta del sistema acero – mortero fue observada en un intervalo de frecuencias de 1 Hz a 100 kHz. La polarización aplicada al sistema fue de 10 mV pico a pico a partir del potencial del acero (esta prueba fue desarrollada justo antes de la Rp). Todos los resultados fueron tratados usando Zview 2.0. La técnica de Rp fue aplicada utilizando una velocidad de barrido de 12 mV/min disminuyendo en algunos casos hasta 6 mV/min para un estado pasivo del acero y una perturbación de 20 mV en sentido anódico y 20 mV en sentido catódico. Los resultados de Rp fueron transformados a densidad de corriente (icorr) con la relación de Stern and Geary [23] (icorr=B/Rp). Se tomaron en cuenta diferentes valores de b: si el acero estaba en estado pasivo (si Ecorr > –250 mV vs SCE, b = 52 mV) o en estado activo (si Ecorr < –250 mV vs SCE, b = 26 mV) [24]. Para la conducción de estas pruebas, se utilizó una configuración a tres electrodos, empleando un electrodo de referencia de calomel saturado (SCE, por sus siglas en inglés) y un electrodo auxiliar de acero inoxidable 304L. En la Imagen 3 se muestra un esquema de la celda de medida empleada.

Imagen 3 Celda de medición utilizada.

2.5 Estado superficial del aceroSobre algunas probetas se practicó el ensayo de tensión por compresión diametral con el objetivo de observar el estado de corrosión del acero. Al mismo tiempo, se recuperaron muestras en los alrededores de la interfase acero – mortero, para determinar el contenido de cloruros totales (solubles al ácido).

3 Resultados3.1 Potencial de corrosiónLa evolución del potencial de corrosión de las diferentes probetas fabricadas es presentada en función del tiempo (correspondiente al número de ciclos de inmersión y secado) en la Imagen 4. La línea horizontal mostrada en la gráfica representa los diferentes intervalos de probabilidad de corrosión de acuerdo con Andrade et al. [25].

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Imagen 4 Evolución del potencial de corrosión para los diferentes morteros fabricados.

Se puede observar que durante los primeros 35 días se obtuvieron valores cercanos a -100 mV vs. SCE. Durante este periodo, se mantuvo una tendencia generalizada, en las cuatro diferentes composiciones, a permanecer en la zona que indica baja probabilidad de corrosión del acero. A partir de los 42 días, el potencial de corrosión de las probetas de CPC y CPO disminuye gradualmente hasta colocarse en valores cercanos a los –600 mV, en comparación con el resto de las probetas estudiadas. Cabe recalcar, que durante este periodo, las probetas fabricadas con puzolana, nombradas CPO10P y CPO20P, no presentan indicio de disminución en su potencial de corrosión. Sin embargo, antes de los 80 días se presenta una disminución gradual del potencial de corrosión de los especímenes con composición CPO10P y continúa disminuyendo hasta la fase final del periodo de prueba. En contraste y para este mismo periodo, las probetas CPO20P permanecen en una zona de baja probabilidad de corrosión con valores superiores a los -100mV.

3.2 Velocidad de corrosiónEn la Imagen 5, se muestra el comportamiento de la velocidad de corrosión, icorr, para las diferentes composiciones ensayadas. De acuerdo con artículos relacionados con el tema [25], se han propuesto diversas zonas donde se califica a la velocidad de corrosión en función del icorr medido. Dichas zonas están delimitadas por las líneas horizontales punteadas mostradas en la figura.

Se constata que durante los primeros días, las cuatro composiciones presentaban un comportamiento similar mostrando valores de icorr inferiores a 0.1 mA/cm2. A partir de los 42 días, la icorr de las probetas CPC, y poco después las probetas CPO, incrementa de forma gradual hasta colocarse en la zona de alta velocidad

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Imagen 5 Comportamiento de velocidad de corrosión de morteros fabricados durante el periodo de prueba.

de corrosión, con valores superiores a 1.0 mA/cm2 a 60 días de exposición y que continua incrementándose hasta alcanzar valores cercanos a 3 mA/cm2 a 90 días. En contraste, las probetas fabricadas con puzolana (composiciones CPO10P y CPO20P) presentan valores que oscilan entre 0.05 y 0.07 mA/cm2, en todo caso representativo de una velocidad de corrosión despreciable.

No obstante, a los 77 días, se nota una clara activación de las probetas fabricadas con 10% de puzolana natural (CPO10P) aumentando gradualmente su icorr hasta valores ligeramente superiores a 1.0 mA/cm2 hacia el final del periodo de prueba. Se observa también, durante este mismo periodo, que las probetas CPO20P no han incrementado su velocidad de corrosión.

3.3 ResistividadLa resistividad eléctrica de los materiales cementantes, r es un parámetro que está influenciado directamente por la porosidad y por la concentración iónica en la solución de poro. En la Imagen 6 se muestra el comportamiento de la r para cada composición de probetas fabricadas.

Se observa que la resistividad de los especímenes fabricados con 20% de puzolana es hasta 2 veces superior que aquellas fabricadas con 10% de puzolana y hasta 5 veces superior que las composiciones CPO y CPC. La disminución de la porosidad por el efecto de la utilización de puzolanas, evidenciada por la elevada resistividad obtenida, afectaría la penetración de los cloruros y por ende la concentración de los mismos al interior de los especímenes.

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Imagen 6 Evolución de la resistividad para cada composición de probetas fabricadas.

3.4 Contenido de clorurosEl contenido de cloruros totales obtenido en relación al peso de material cementante utilizado en la interfase acero-mortero a 80 días de exposición se ilustra en la Tabla 4.Se considera un valor de 0.28 % como el límite máximo de cloruros totales permisible para las estructuras de concreto reforzado [26,27] expuestas en zonas agresivas o costeras. Se constata que, solo las composiciones CPO y CPC fueron los que presentaron mayor concentración de cloruros totales en la interfase, alcanzando valores cercanos a 1.3% por peso de material cementante.

Para las composiciones CPO10P y CPO20P la concentración de cloruros diminuyó a 0.70% y 0.54%, respectivamente. Aún, cuando todas las composiciones cuentan con el nivel mínimo de concentración de cloruros para el inicio de la corrosión, éste no determina por sí solo la certeza de riesgos de corrosión o en su defecto la severidad del ataque. Como se discutirá más adelante, la resistividad influye significativamente en el proceso de corrosión, lo que conlleva a comportamientos diferidos en las composiciones con puzolana natural.

Tabla 4 Concentración de cloruros totales en la interface acero-mortero.

3.5 Estado superficial del aceroEn la Imagen 7 se muestran el estado superficial de las varillas embebidas en las diferentes probetas extraídas a los 70 días de exposición. Se observan zonas de degradación en las composiciones CPO y CPC producidas por el proceso activo de la corrosión en el área expuesta a la incursión de cloruros presentes en el ambiente salino. En contraste, en ambas composiciones CPO10P y CPO20P no se observan picaduras o degradación alguna a simple vista. Los resultados indican que el acero embebido en mortero fabricado con PN tiene un mejor comportamiento que el acero embebido en mortero fabricado con cementos ordinarios y/o comerciales. En estudios realizados sobre pastas de mortero, se ha comprobado que la adición de ceniza volante afecta la

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composición y el espesor de la capa protectora del que se forma sobre la superficie del acero durante elendurecimiento del concreto [28].

Imagen 7 Estado superficial del acero a 80 días de exposición, a) CPO, b) CPC, d) CPO10P y d) CPO20P.

4 DiscusiónPara la condición de exposición estudiada en este trabajo (especímenes sometidos a ciclos de inmersión y secado) en las cuales se considera que el pH de la solución de poro no cambia durante el ataque de los cloruros, el potencial y la velocidad de corrosión revelaron tres diferentes etapas durante la exposición. Una primera etapa observada durante los primeros días de exposición caracterizada por valores de Ecorr > -250 mV representativos de un estado pasivo del acero. Este estado fue confirmado por los valores de icorr, los cuales fueron inferiores a 0.1 mA/cm2.

La segunda etapa, caracterizada por una transición gradual (entre 50 y 60 días, para CPO y CPC; y entre 75 y 85 días, para CPO10P) de la zona que indica pasividad del acero de refuerzo hacia la zona de corrosión activa, fue observada en el rango -250 a -500 mV. Este estado también fue confirmado por los valores de icorr, para los intervalos de exposición similares.

La tercera etapa reveló valores de Ecorr<-550 mV para CPO y CPC, característicos de un estado de corrosión activa de acuerdo a ASTM C876-87, y Ecorr<-400 mV para la composición CPO10P. Este último comportamiento pareciera no cumplir con el criterio propuesto en la norma referida. No obstante, los valores de icorr evidencian que las tres composiciones están en un estado de alta velocidad de corrosión, con valores superiores a 1.0 mA/cm2.

La correlación de los resultados de Ecorr e icorr obtenidos, supone que la disponibilidad de oxígeno fue suficiente en la etapa de secado, ya que no se encontraron problemas de polarización por concentración (como en otros trabajos [29, 30]) provocada por la disminución de la difusión de oxígeno en concreto saturado [31].

La utilización de puzolana reduce la porosidad del mortero, la cual está directamente relacionada con la resistividad. Las pruebas desarrolladas en este trabajo evidenciaron un incremento en la resistividad de las composiciones fabricadas con PN, siendo mayor en las que se utilizó un 20% de sustitución de CPO. Se sabe que una baja porosidad influye en el ingreso de agentes agresivos externos (cloruros), efecto que fue verificado en este trabajo donde el contenido de cloruros fue reducido hasta en un 50% en las composiciones fabricadas con 10 y 20% de PN.

Este comportamiento se podría considerar superior a aquel encontrado por Salta [32] quien sustituyendo 50% de CPO por ceniza volante, encontró una reducción en el coeficiente de difusión de cloruros a la mitad del valor obtenido en composiciones fabricadas utilizando sólo CPO.

Los valores de Ecorr e icorr (Figuras 4 y 5) demostraron el efecto benéfico de la puzolana natural en lo que respecta al inicio de la corrosión y a la rapidez de degradación del acero de refuerzo. Especímenes con 10% y 20% de PN permanecieron sin indicios de corrosión, respectivamente, durante 70 y 100 días, mientras aquellos fabricados sin PN (CPO y CPC) se activaron después de aproximadamente 50 días del inicio de los ciclos de inmersión y secado.

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Este comportamiento se debe principalmente a la reducción ya comentada de la porosidad provocada por la utilización de la puzolana.

En la Imagen 8 se presenta el comportamiento de la velocidad de corrosión en función de la resistividad obtenida a diferentes tiempos. Las líneas punteadas son aquellas que distinguen los diferentes criterios, tanto de velocidad de de corrosión (horizontales) como de resistividad (vertical) mencionados con anterioridad [25].

Se observa que los morteros CPO y CPC presentan resistividades inferiores a 10 k-cm y valores de icorr que� aumentan de forma gradual desde 0.1 mA/cm2 hasta 4.0 mA/cm2. Estos resultados concuerdan con los obtenidos por Andrade et al. [25] para estructuras en las cuales la resistividad no es un parámetro que controlaría el mecanismo de corrosión. Por otra parte, para los morteros con 10% de puzolana CPO10P, los valores de resistividad se encuentran en el umbral de cambio, donde se observa que la velocidad de corrosión aumenta, existiendo otros parámetros (contenido de cloruros, oxígeno, humedad, etc.) además de la resistividad que controlarían el proceso de degradación del acero. De manera similar, para los especímenes CPO20P que presentan resistividades elevadas, y por lo tanto, velocidades de corrosión muy bajas en comparación con las de CPO y CPC, la resistividad se manifiesta como el parámetro principal que controla el proceso de corrosión.

Imagen 8 Relación encontrada entre la resistividad y la icorr para los morteros fabricados

De esta forma la incorporación de puzolana influye tanto en la iniciación como en la progresión de la corrosión. En efecto, la PN adicionada en forma de pequeñas partículas y posteriormente durante su hidratación tiene la capacidad de obstruir parcialmente los vacíos y poros. El efecto de la elevada resistividad sería significativo en la resistencia a la corrosión a largo plazo de las estructuras de concreto reforzado, resultados que concuerdan con los reportados por Kouloumbi et al. [16].

5 ConclusionesLa utilización de puzolanas naturales Mexicanas en sustitución parcial de cemento portland tiene un efecto en el comportamiento de la corrosión del acero de refuerzo:

Incrementada la resistividad eléctrica del mortero; Una sustitución del 20% de cemento por puzolana prolonga el tiempo de inducción de la corrosión y

reduce la velocidad de degradación por corrosión en un orden de magnitud. Lo cual fue verificado con el estado superficial del acero durante la inspección visual;

Los ciclos de inmersión y secado en una solución de 35 g/L NaCl muestran claramente que la utilización de puzolana ofrece una mejor protección al acero embebido en comparación con los especímenes fabricados con cementos comerciales y ordinarios.

La disminución de la resistencia a la compresión en los morteros fabricados con puzolana es razonable, y dado la reducción del contenido de cloruros, la puzolana puede ser utilizada en concretos con resistencias convencionales sin ningún efecto adverso.

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Agradecimientos

Los trabajos descritos en este artículo fueron desarrollados en el Departamento de Tecnología del Concreto del Instituto de Ingeniería Civil de la FIC-UANL. Los autores expresan su más profundo agradecimiento al PROVERICYT, PAICYT y SEP por los apoyos financieros otorgados a los proyectos CA-1294-06 y PROMEP/103.5/05/1697.

Referencias

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9 A. Fraay, J. M. Bijen and Y. M. de Haan, The Reaction of Fly Ash in Concrete a Critical Examination, Cement and Concrete Research, Volume 19, (1989), pp. 235-246

10 Use of fly ash in concrete, ACI Committee 226 Report, ACI Materials Journal, September/October, (1987), pp. 81

11 Portland Cement Association, Diseño y Control de Mezclas de Concreto, Portland Cement Association, 1a edición, Capítulo 3, Pagina 77-91

12 M. Maslehuddin, H. Saricimen, A.I. Al-Mana, Effect of Fly Ash Addition on the corrosion resisting characteristics of concrete, ACI Materials Journal, 1987.

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15 K. Ampadu, K Torii, Chloride ingress and steel corrosion in cement mortars incorporating low-quality fly ashes, Cement and Concrete Research, 2002.

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21 P. Valdez, PhD Thesis, “Desarrollo de un método para evaluar materiales naturales con potencial puzolánico para su uso en cemento”, Universidad Autónoma de Nuevo León, 2002.

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