4.2. ATAQUE QUÍMICO DEL CONCRETO POR CLORUROS.Por la gran extensión de litoral marítimo con que cuenta peruano, la corrosión que provoca en las estructuras de concreto el contacto con el agua de mar y la brisa marina es un tema que interesa de manera especial al sector constructivo del país. Así se reconoce en este estudio, cuyo enfoque sitúa el problema en ambientes que no resultan por sí mismos muy claramente agresivos por la acción de los cloruros. Existe una conciencia general en la práctica constructiva común respecto de las precauciones que deben seguirse en la fabricación de elementos y estructuras de concreto claramente expuestos a ambientes de carácter agresivo, por el deterioro que ocasiona el contacto directo con sustancias naturales en el suelo o en el agua. Dada su elevada concentración de cloruros (más de 20,000 ppm), destaca como medio ofensivo el agua de mar en su estado normal porque favorece la corrosión del acero de refuerzo No obstante, se presentan en la actualidad serios y veloces deterioros estructurales por el ataque al concreto de cloruros disueltos en el aire, presentes en ambientes marinos con alta humedad relativa y acción constante del viento, tales como las fajas costeras. En algunas circunstancias, el problema se agrava por la presencia de intensa y variada actividad industrial en la zona, como es el caso particular del Golfo de México. En este trabajo se analiza el proceso de afectación del concreto y del acero de refuerzo sometidos a ambientes que no resultan por sí mismos tan claramente agresivos a causa de la acción de los cloruros, a no ser por la evidencia de ataques anteriores que han resultado en su degradación o destrucción. Revisar y evaluar el potencial de daño en tales circunstancias, sus causas, los agentes que lo favorecen y sus efectos finales sobre las estructuras es el objetivo aquí planteado, para así delinear y establecer procedimientos generales para su prevención, control o reparación. El proceso y sus agentes La corrosión del acero de refuerzo existente dentro del concreto se origina por la presencia exclusiva de oxígeno y humedad en las proximidades de las barras, pero la existencia de cloruros libres en el medio que las rodea es un desencadenante del proceso. En el agua de mar, en su estado normal, se puede encontrar un amplio rango de concentraciones de sales disueltas, aunque siempre con una proporción constante de un constituyente a otro; las concentraciones son más bajas en las zonas frías o templadas que en las cálidas y resultan especialmente altas en zonas de aguas bajas con tasas excesivas de evaporación diurna. Riva López 2014 quedará definido su grado de agresividad. lleva en sí cloruros. esta protección no es suficientemente . el agua de mar representa un elemento ofensivo para el concreto y el acero de refuerzo pues propicia y acelera –una vez que se ha iniciado– el fenómeno de la corrosión. sufren igualmente sus embates. De acuerdo con la concentración con que se presenten en el agua de mar. suele ser un medio que proporciona buena protección al acero contra la corrosión. Los cloruros se vuelven así un elemento activo en el proceso de daño y degradación de las estructuras de concreto en franjas marítimas. por lo que habrá que esperar que algunas zonas tengan un mayor potencial dañino que otras. El fenómeno de la corrosión del acero de refuerzo es causa frecuente de que las estructuras de concreto se deterioren prematuramente. la brisa marina acarrea importantes contenidos de humedad que. aun cuando el concreto. Sin embargo. por su alta alcalinidad con un pH promedio de 12. Girón Vargas 1998.Debido a su alto contenido de cloruros. dentro de un esquema de ambiente agresivo. En las franjas costeras.5 y baja conductividad. de esta manera. estructuras que no están en contacto directo con el agua de mar. naturalmente. en especial por la actividad de la Portlandita Ca (OH)2 que crea un pH alrededor del 12.2. Al oxidar al acero para formar el ion complejo cloruro férrico. que crea condiciones de pasivación.= 2FeCI3 + 4e - Seguido por: FeCI3 + 2OH = Fe(OH)2 + 3CI Los electrones liberados en la reacción de oxidación fluyen a través del acero hasta la superficie catódica. Además el acero en el concreto se encuentra rodeado por una fina capa de óxido. La capa pasivante se forma en el proceso de hidratación del cemento y permanece por la elevada del calcio. la brisa marina y sustancias gaseosas de medios industriales. Las condiciones desfavorables de la superficie producen una profunda y muy acelerada penetración de la corrosión en el refuerzo. Este proceso resultaría en una concentración de ion cloruro y una reducción del pH que favorece la ruptura continua de la película pasivante de óxido. El ion cloruro actúa como un catalizador para la oxidación tomando parte activa en la reacción. como sucede con el agua de mar. El proceso puede darse como sigue. La presencia de cloruros en el concreto puede provenir de sus componentes: cemento. agua de mezcla y aditivos. De otro lado. arrastra este ion inestable en la solución. Este libera iones cloro y consume iones hidroxilo como se esquematiza en las siguientes reacciones: 2 Fe + 6CI . . La película protectora que cubre el acero es destruida puntualmente en la corrosión inducida por los iones de cloruro presentes en la interfase con el acero. constituida por la barra de acero pasivada. el recubrimiento de las barras opone una barrera física para la penetración del agua y del oxígeno del entorno. los iones de cloruro provenientes del entorno también se difunden en el concreto a través de su estructura capilar. Fe(OH)2. En efecto.eficaz y el fenómeno se produce. formándose una superficie anódica muy pequeña con relación a un gran superficie catódica. transparente. FeCI3. agregados. compacta y continúa. Girón Vargas 1998. Pero existen también condiciones que de origen la favorecen y son las siguientes: Excesiva porosidad del concreto Reducido espesor del recubrimiento de concreto sobre el refuerzo Existencia de grietas en la estructura Alta concentración de agentes corrosivos en los componentes del concreto En el concreto armado el refuerzo de acero se encuentra doblemente protegido contra la corrosión.4 y el contenido de álcalis que puede elevar el pH a 13. donde reacciona con los iones hidroxilos disponibles pata formar hidroxilo de fierro. 4% del cloruro. reaccionando el ferroaluminato tetra cálcico. en función del contenido de cloruros. el agua se evapora con nuevos ciclos que aceleran e incrementan la concentración de cloruros. X = 4 (Dt)1/2 Siendo D el coeficiente de difusión. Girón Vargas 1998. durante el humedecimiento. Girón Vargas 1998.102 cm2/seg. absorbido físicamente o en estado libre.AI2O3 CaCI210H2O y la fase ferrita. (C4FA) o 4CaOFe2O3AI2O3 con la formación del cloroferrito cálcico. En condiciones de un entorno que genere la desecación del concreto. Para que se presente la corrosión por cloruro. con respecto al peso del cemento puede llegar a combinarse. de composición: 3CaO. que para el cemento portland tiene el valor de 3. La carbonatación del concreto. se presenta un enriquecimiento de los cloruros en el interior del concreto.50 y 3. por intervención de factores propios del concreto. Los componentes del cemento que reaccionan son el aluminato tricalcico (C3A) o 3CaO. e incrementa la corrosión aun en bajos contenidos de cloruros. Únicamente la parte de cloruro no combinado es la responsable de la corrosión del esfuerzo. se puede presentar la corrosión. que ocasiona una concentración localizada de cloruros. La velocidad de penetración del cloruro en el concreto ha sido estimada por la expresión. el agua que penetra por succión capilar deposita los cloruros. el potencial crítico será mayor. como la relación agua/cemento. reduce la capacidad del cemento para fijar los cloruros. además de la presencia de oxígeno y humedad. Se estima que aproximadamente el 0. . sin alcanzar el potencial crítico. pero no hay acuerdo sobre el nivel de esta concentración. La difusión del ion cloruro en el concreto se reduce por la capacidad del cemento para combinarlo química o físicamente. para una relación a/c de 0.AI2O3 que forma cloroaluminatos cálcicos de composición aproximadamente: 3CaO.El iön cloruro en el concreto puede encontrarse: combinado químicamente. En efecto.AI2O3 CaCI210H2O Existe una concentración crítica de cloruros para el inicio de la corrosión. se requiere de un determinado valor denominado “potencial crítico de cloruros”.40 y t (en segundos) el tiempo empleado para penetrar un espesor x (en cms).10 9 para la relación a/c de 0. En algunas ocasiones. en cuanto reacciona con los productos de hidratación. el tipo de cemento y el estado de endurecimiento. En los concretos cuya superficie está sometida a procesos de humedecido y secado. tal es el caso del agrietamiento del concreto. debido a que el contenido de humedad no será suficiente para producir la corrosión del esfuerzo. luego durante el secado. Por otra parte. de pozo y determinados agregados de zonas áridas. De todos ellos. de acuerdo a los expuesto anteriormente los cimientos con más alto contenido de aluminato tricálcico.15%. el cemento es el que aporta el contenido menos significativo. Riva López 2014 Regulaciones para los materiales del concreto En la norma técnica de edificación: E. son más severos que los establecidos por el Building Code Requirements of Reinforced Concrete del ACI. según la tabla siguiente: Ión cloruro máx. se fija límites para el contenido e ion cloruro en el concreto.80 Los límites de ion cloruro en el concreto. en el agua de mezclas y en el crudo del cemento. en el caso de concreto armado expuesto a la acción de los cloruros fija un límite de 0.Actividad del cemento en el proceso de corrosión. como puede ocurrir en la costa peruana.1% mientras que en el reglamento del ACI los establece en 0. C3A. En toda forma. para concretos armados secos o protegidos de . Tipo de Elemento % en peso del cemento. Concreto pretensado 0. Además.060-Concreto Armado que se incorpora al Reglamento Nacional de Construcciones de 1989. el contenido de ion cloruro presente en la mezcla es controlado en su diseño. soluble en agua. El contenido máximo de ion cloro en la mezcla indicada en los reglamentos de diseño de concreto. Asimismo. En consecuencia. se encuentra en los agregados del concreto. los cementos con mayor contenido de álcalis son también favorables en cuanto producen un medio alcalino más elevado.15 Concreto armado que deberá estar seco o protegido de la humedad. aseguran una mejor performance. salvo que se utilicen aguas no potables.10 Concreto armado no protegido que puede estar sometido a un ambiente húmedo pero no expuesto a cloruros 0. recubrimientos impermeables 0. que determina el Reglamento Nacional de Construcciones. El reglamento nacional. En la práctica. que sirve de antecedente a nuestro reglamento.06 Concreto armado expuesto a la acción de cloruros 0. El cloro es uno de los elementos más comunes en la naturaleza. su aporte es diminuto. producto de inclusiones planas y alargadas o porosidades durante el proceso de laminación. cerca de la zona afectada por el calor. DESGARRE LAMINAR EN ACERO 4.3. Causado usualmente por altas tensiones a través del espesor del material. las cuales son discontinuidades en aceros laminados.Echeverria 2013. El desgarre puede ser completamente subsuperficial y difícil detectar o estar visiblemente expuesto en los bordes.1 DEFINICIÓN DEL FENÓMENO El desgarre laminar es una separación en la matriz o en el metal base. El desgarre laminar se ubica entre el espesor del metal base. Valiente 2011. El desgarre laminar no debe ser confundido con la “laminación”. principalmente en planos paralelos a la dirección de laminación.la humedad. en juntas altamente restringidas. en el pie o raíz de la soldadura. en contraste con el reglamento del ACI que tiene un valor de 1%. el reglamento peruano determina el límite de 0.2 ¿DÓNDE SE PRODUCE EL DESGARRE LAMINAR? El desgarre laminar siempre se encuentra entre el metal base y afuera de la visible zona afectada por el calor. generalmente es paralelo a la línea de fusión de soldadura.8%. Estas tensiones son inducidas a través del espesor por contracciones localizadas del metal de soldadura. Valiente 2011. Ilustración 1 Localización desgarre laminar .3. Protección Los factores básicos de protección son los siguientes: Relación agua/cemento Espesor de recubrimiento Compactación del concreto Curado 4. 4.3. la ubicación real del desgarre laminar debe tenerse en cuenta y se compara con lo indicado por la prueba de ultrasonido a fin de validar los procedimientos de prueba.3. No.3 REPARACION DE DESGARRE LAMINAR La reparación de desgarres laminares puede ser difícil. Colorado2011. Ilustración 5 Fig. Este procedimiento suele ir acompañada de modificaciones a los procedimientos de soldadura o detalles de junta a fin de evitar las condiciones que precipitaron el desgarro original Proporcionar elementos estructurales adicionales para llevar las cargas de trabajo previsto a través de la junta 4. . lenta y costosa.4 NOTA. Las tensiones mecánicas y térmicas inducidas por la soldadura de reparación pueden causar desgarramiento que se producen a mayor profundidad debajo de la línea de soldadura de fusión original. la reparación puede ser más perjudicial que la soldadura original. en el caso de conexiones altamente restringidas. El mayor riesgo de desgarre laminar durante la reparación se debe en parte a la mayor restricción global de la estructura terminada. Durante el proceso de reparación. 4.3. 3 Conexiones de soldaduras susceptibles a desgarres laminares y sus posibles soluciones. y. Colorado2011. Los métodos básicos de reparación son: Retirar el desgarre y remplazarlo con metal de soldadura Cortar el material defectuoso y reemplazarlo con material con propiedades trasversales de espesor mejoradas. a la mayor parte de aguas y suelos que contengan sustancias agresivas y a muchas otras clases de exposición química. el concreto proporciona protección contra la corrosión del acero.aceroplatea. su calidad.Cuzco http://www. aunque esté elaborada con el mejor concreto.imcyc. a menos que se tomen medidas y cuidados específicos. De manera natural.net/nelsonecheverria2/ataque-por-cloruros-del- hormign-y-del-hormign-armado http://www. Enrique 2014. Riva López. los detalles de construcción y el grado de exposición. siempre se requerirá una cuidadosa supervisión en el sitio para asegurar que se siguen las técnicas adecuadas para un buen colocado.htm Ataques al concreto. El grado de protección estará en función del recubrimiento de concreto. El conocimiento de esas condiciones permitirá tomar dichas medidas para prevenir el deterioro o reducir la velocidad con la que el daño ocurre. vibrado y curado. será corta. en virtud de su alcalinidad.es/docs/documento38. No obstante. Existen sin embargo algunos ambientes químicos. debe destacarse que no importa lo cuidadosas y exigentes que sean las especificaciones para preparar la mezcla. Bibliografías http://es.slideshare. incluso de origen natural.Conclusiones El concreto se comportará en general de manera satisfactoria cuando esté expuesto a variadas condiciones atmosféricas. La revisión efectuada a lo largo de este estudio demuestra que no hay duda respecto de que un concreto impermeable y de buena calidad será el mejor medio para prevenir la corrosión. en los cuales la vida útil de una estructura.com/revista/1998/oct/ataque.pdf .