“UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO”

CAPITULO 7

M.I. JOSÉ ALBERTO GUZMÁN TORRES

7.4 Corrosión

El material más usado en la industria de la construcción es el concreto reforzado

CONCRETO REFORZADO

• Buena resistencia a la tensión

• Alta resistencia a la compresión

VARILLA DE ACERO

Alta resistencia a la tensión

CONCRETO

Baja resistencia a la tensión

Anta resistencia a la compresión

Estructura Portuaria

México tiene 11 593 km de litoral:

8 475 km en el Pacífico 3 118 km en el Golfo de México y el Caribe

CONCEPTO PACIFICO GOLFO Y CARIBE

TOTAL

HABILITADO 54 54 108

Puertos 47 43 90

Terminales 7 11 18

TRÁFICO

Altura 35 29 64

Cabotaje 54 54 108

ACTIVIDAD

Comercial 22 21 43

Pesquera 35 42 77

Turística 26 12 38

Petrolera 10 9 19

Actividad de los Puertos

16 Puertos donde las API están a cargo de la SCT

Todos los puertos por estar expuestos al clima y la agresividad de los ambientes costeros, comparten patologías similares para sus estructuras en general, la corrosión, sin embargo, además existen problemas particulares asociados a las condiciones de servicio de cada estructura

Además de la corrosión de las zonas costeras, cada zona tendrá una patología particular :

Ataques por ácidos

Abrasión mecánica

Ataque bacteriológico

Daño por golpes

Área EstructuraPatologías adicionales

Elementos Susceptible

s

Navegación

Muelle Daños por golpes Concreto

Rompeolas Abrasión Hidráulica

Capa Superficial

Dique seco Daños por golpes Concreto

ServiciosOficinas Ninguna Ninguno

Terminal Terrestre

Abrasión Mecánica Capa Superficial

Almacenamiento

Patios de maniobras

Abrasión Mecánica Capa Superficial

De contenedores Abrasión Mecánica Capa Superficial

De fluidos Abrasión MecánicaAtaque ácido

Capa Superficial yPasta de cementoCombustibles

Graneles agrícolas

Abrasión mecánicaAtaque bacterial

Capa Superficial yPasta de cemento

EmpacadorasAtaque ácido Pasta de cemento

Ataque bacterial

   

MPa

CORROSIÓN

Degradación de metales por su interacción con el medio ambiente

Agentes nocivos

Cloruros

Sulfatos

Condiciones climáticas

Vientos de altas velocidades

Temperaturas cálidas extremas

Alta Humedad Relativa

Concentraciones de cloruros en partes por millón (ppm)

Clasificación de las zonas de un muelle1) La zona superior, expuesta a

las condiciones atmosféricas. Esta zona está caracterizada por el desconchamiento del concreto y la corrosión de acero de refuerzo que queda expuesto

 2)  La zona de salpique, que se encuentra sujeta a las condiciones atmosféricas, al rocío generado por el viento, a la exposición solar y a la acción de secado del viento que produce una rápida evaporación sobre la superficie de la estructura recién mojada

  Zona 2

Zona 1

Ing. José Lis Murillo Bagundo

3)  La zona de mareas, que se encuentra expuesta a ciclos repetidos de mojado y secado. Adicionalmente, el oleaje incidente puede llevar elementos flotantes, como son el hielo, gravas y arenas, que causan efectos abrasivos sobre las estructuras

Tanto la zona de salpique (splash) como de marea, son usualmente las mas vulnerables al medio marino; los deterioros frecuentemente identificables en ellas están caracterizados por el desconchamiento y agrietamiento del concreto asociado a los ciclos de mojado y secado de la superficie expuesta de los elementos estructurales, a la corrosión del acero de refuerzo, además de los efectos dinámicos del oleaje

Zona 3

Ing. José Lis Murillo Bagundo

4) La zona que se encuentra continuamente sumergida. Esta zona es donde la corrosión se lleva a cabo muy lentamente debido a la falta de oxígeno necesario para el proceso de corrosión

5) La zona del fondo marino

Ing. José Lis Murillo Bagundo

 Micro-organismos

Sal para deshieloFuego

Carbonatación

¿ POR QUÉ SE DETERIORA EL CONCRETO ?

S I S M O

Relación a/c alta

Ambiente contaminado

Hielo

Fallas de diseño

Envejecimiento

Ácidos

Pobre calidad del concretoBajo

recubrimiento del Refuerzo

Abrasión

Sobrecarga

Aceites

Mano de obra pobre

CORROSIÓN delacero de refuerzo

FALTA DE SUPERVISIÓN

Distribución relativa de patologías en estructuras

7%

22%

21%

20%

20%

10%

Degradación química

Flechas

Oquedades

Corrosión de varillas

Fisuras activas o pasivas

Manchas superf iciales

22%

7%

10%

20%

20%

21%

  Reactividad QuímicaAtaque de ácidos, agresividad del agua, reacciones de los elementos alcali-carbonatados en las rocas, reacciones alcali-sílicas, ataque de sulfatos y otros tipos de ataques químicos

Errores de Construcción (exceso de la relación agua cemento, inapropiada consolidación, inapropiado curado, localización inapropiada del acero de refuerzo, movimientos de las cimbras, retiro prematuro de cimbras y formas, etc.)

Causas de deterioro asociadas con el ambiente marino

Errores de Diseño Diseños defectuosos, mal realizados, así como

detallado pobre e insuficiente

Corrosión de materiales metálicos recubiertos

Erosión Asociada a transporte de sedimentos y a efectos

abrasivos o a corrientes que generan socavación

Congelamiento y descongelamiento

Ing. José Lis Murillo Bagundo AMIP 2006

Asentamientos de las estructuras y desplazamientos mas allá de los considerados y principalmente, de los que admiten los materiales que conforman la estructura

Contracciones de los materiales e insuficiencia de los mismos para tomar sus efectos

Cambios térmicos

Ing. José Lis Murillo Bagundo AMIP 2006

REGLAS FUNDAMENTALES PARA UNA BUENA CONSTRUCCIÓN

Buenas Prácticas en el Diseño y Elaboración

del Concreto Muy Buena Calidad del Concreto Baja Relación: Agua / Cemento Aditivos Reductores de Agua de Alto Rango Adecuada Colocación y Consolidación Buen sistema de Curado Una Supervisión por Personal Certificado

Errores de Construcción Mezclas inapropiadas de concreto

Elevada Relación a/cNo diseñada específicamente para ese proyectoSangrado excesivoSegregación en el concreto

Mal acomodo y vibrado incompleto Deficiente trabajo de juntas (diseño y construcción) Recubrimiento insuficiente de concreto Protección inadecuada ante el medio ambiente Mal curado del concreto Drenajes inadecuados

Debe atenderse ingenierilmente la Pérdida de la Integridad Estructural

Defectos que comprometen la integridad estructural:

Grandes vacíos y oquedades en la masa del concreto Mala adherencia entre acero y concreto Segregación del concreto Grietas estructurales

Causas de las Grietas Contracción Plástica Contracción por secado Contracción durante el asentamiento del concreto Esfuerzos por Temperatura Temperatura del concreto, significativamente mayor

que la del aire Por Reacción Química Condiciones del clima Por la Corrosión del acero de refuerzo Debido a Errores en diseño y detallado Aplicación inadecuada ó accidental de cargas

externas Prácticas pobres de Construcción

Grietas por Contracción Plástica

El rango de evaporación excede al rango de sangrado

La evaporación se agrava con viento rasante, con baja humedad relativa y con altas temperaturas en el ambiente y en el concreto

Esfuerzos por Temperatura Interna

Diferencias en Temperatura, causadas por hidratación del cemento

Agrietamiento por reacción

Álkali-Agregado

Pavements

Barrera divisoria

Pavimento carretero

AGRIETAMIENTO CAUSADO POR MOVIMIENTOS EN LA CIMBRA

Por la cimbra que cede debido a la hinchazón de la madera o a la presión que ejerce el concreto recién vaciado

Pérdida de clavos y sujetadores, durante el vibrado

Diseño inapropiado para recibir la presión del concreto fresco

Agrietamiento por Corrosión

Control de las grietas: Buenas prácticas en el

manejo del concreto Adecuado recubrimiento,

sobre el acero Uso de microsílice,

inhibidores de corrosión en el acero del concreto y una baja relación agua cemento, en el diseño de mezclas, con el empleo de aditivos fluidizantes de alto rango

Capítulo 8 del Reporte ACI 304 R“Guía para la Medición, mezclado, transporte y

colocación del concreto

REQUERIMIENTOS GENERALES: Los materiales deben cubrir las especificaciones

apropiadas y ser seleccionados por su contribución a un mejoramiento a la fluidez

Los agregados no serán mayores a 19 mm, en concreto reforzado y a 38 mm , en aplicaciones para concreto no-reforzado

Agregados finos: No más del 55 % del volumen total de agregados

Los agregados constituyen aproximadamente del 60% al 75% del volumen total del concreto (70 al 85% en peso)

Sigue ACI 304 R . . .

ADITIVOS Inclusores de Aire ( 5 % Máximo) Para incrementar la trabajabilidad Reductores de Agua de Medio Rango Para lograr la cohesión en concretos con alto

revenimiento. (Se manejan entre 15 y 23 cm) Retardadores de Fraguado Para trabajos con tiempo prolongado y necesidad de

sostenimiento del revenimiento Puzzolanas Para mejorar características de fluidez

Otros Requerimientos: Mezclas ricas en contenido de cemento, del orden de 35

MPa Una relación agua cemento de 0,45 como máximo

Concreto sin aditivo

Concreto sin aditivo

Concreto con aditivo anti-deslave

Concreto con aditivo anti-deslave

Control de la CorrosiónControl de las variables del proceso.

Diseño Ingenieril

Protección: Directa

Indirecta

Selección de Materiales

PROTECCIÓN DE LAS ARMADURAS

Protección Catódica

Protección Indirecta ( a través del concreto)

Protección Directa

Galvanizado

Recubrimientos Epóxicos

Revestimientos / Recubrimientos

Realcalinización Electroquím.

Extracción Electroquímica de

ClorurosInhibidores

Aplicabilidad

Protección Directa

Protección Catódica Galvanizado Recubrimientos

Epóxicos

Ventajas

Desventajas

Cualquier estructura

Única eficaz en corrosión ya

iniciada

Personal CalificadoMantenimiento en Corriente Impresa

Estructuras Carbonatadas

Fácil de aplicarNo mantenimiento

Deterioros locales por manipulación y mantenimiento

Cualquier estructura

No mantenimiento

Costo elevado inicial

Alto Deterioro por manipulación

Aplicabilidad

Protección Indirecta

Revestimientos/ Recubrimientos Inhibidores

Extracción Electroquímica de

cloruros

Ventajas

Desventajas

Cualquier estructura

Fácil de aplicar

Puede acelerar la corrosión si no se eliminan Cl-/Concreto carbonatado

Cualquier estructura

Fácil de aplicarNo mantenimiento

Reparación en sitio con alta [Cl-]

en la mezcla

Sin Garantía DifusiónSin Garantía de

efectividad

Estructuras Húmedas y

con Cloruros

Sin remoción de concreto

contaminado

Costo elevado Difícil aplicar en

campo

Realcalinización Electroquímica

Estructuras Húmedas y

Carbonatadas

Sin remoción de concreto

contaminado

Costo elevado Difícil aplicar en

campo

El recubrimiento de concreto, sobre el acero, debe seguir las recomendaciones de construcción del Reporte ACI 318

Inhibidores comerciales de la corrosiónAditivos Integrales

– Solución al 30% de Nitrito de Calcio– Inhibidores Orgánicos

Combinación de ésteres y aminaso aminas solas

Aditivos de aplicación posterior– Aminas Migratorias– Nitritos

Solución de Nitrito de Calcio al 30 %

Inhibidor de la Corrosión Dosificación

recomendada : de 5 a 30 l/m3, de acuerdo a la carga de cloruros que pueda anticiparse en la estructura

Inhibidores base combinación de ésteres y aminas

Tecnología avanzada de inhibidores emulsificados

Provee un bloqueo a los poros y película protectora al acero

Una sola dósis: 5 l/m3

Conclusiones

El Concreto debe ser durable para cubrir las demandas del ambiente y el uso en general.

La Durabilidad se incrementa con el uso de aditivos para concreto, de alto desempeño incluyendo puzzolanas, y tratamientos especiales

El adecuado diseño, apropiada colocación , acabado y curado, de los concretos incluyendo los de Alto Desempeño, son necesarios para alcanzar la Durabilidad