Universidad Veracruzana Instituto de Ingeniería Estructuras de concreto: Realcalinización electroquímica Presentación: Carlos Alejandro Galván Cortés Instituto.

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1 Universidad Veracruzana Instituto de Ingeniería Estructuras de concreto: Realcalinización electroquímica Presentación: Carlos Alejandro Galván Cortés Instituto de Ingeniería / Veracruz Maestría en Ingeniería en Corrosión OP II: CORROSIÓN EN ESTRUCTURAS Dr. Erick Edgar Maldonado Bandala Tema: Métodos electroquímicos de rehabilitación

2 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 2 Realcalinización Electroquímica

3 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 3 CONTENIDO 1.Introducción 2.Métodos electroquímicos de rehabilitación de las ECA 3.Realcalinización electroquímica del hormigón carbonatado 4.Realcalinización mediante difusión del hormigón carbonatado Rehabilitación en estructuras de concreto

4 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 4 1.Introducción Las estructuras de hormigón armado envejecen. Básicamente, su deterioro se debe a la corrosión de las armaduras y se produce cuando el hormigón pierde su capacidad para proteger el acero. Los contaminantes externos (CO 2, Cl -, SO 4 2–, NH 4 +, etc.) que están presentes en el aire o en el agua en contacto con el paramento penetran a través de las microporosidades del hormigón. Rehabilitación estructural

5 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 5 Rehabilitación en estructuras de concreto El envejecimiento de una estructura de hormigón armado es un proceso que puede representarse mediante una curva cronológica en la que se distinguen tres etapas principales, a saber: Fase 1. IncubaciónFase 2. Inicio de la corrosión Fase 3. Propagación de la corrosión El acero se encuentra en un entorno protegido, situación que se mantiene así a lo largo del tiempo siempre que se logre ralentizar o impedir la penetración de contaminantes en el acero. El acero se encuentra en un medio que ha perdido sus propiedades protectoras. La corrosión empieza cuando penetran los contaminantes o desciende el PH debido a la carbonatación del revestimiento y a la penetración del agua. El acero ya no está en un medio protegido y se corroe. Las armaduras se disuelven progresivamente en el agua infiltrada o las partículas de la corrosión se hinchan y fisuran el hormigón

6 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 6 Métodos electroquímicos de rehabilitación de las ECA Los métodos electroquímicos de rehabilitación: a.La protección catódica (PC), b.La RAE (Realcalinización electroquímica) c.La EEC (Extracción electroquímica de cloruros). Cintas anódicasÁnodos internosMalla anódica

7 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 7 Quizás fuese más correcto considerar los métodos electroquímicos de rehabilitación (MER) como métodos de protección o prevención, en lugar de como métodos de rehabilitación, puesto que no restablecen la estructura a su anterior estado. *En efecto, los MER no reparan los daños ya existentes sino que, en el mejor de los casos, evitan su propagación. Se pueden aplicar respectivamente a estructuras carbonatadas o contaminadas por cloruros y pueden restaurar, en el hormigón en contacto con las armaduras, los valores de pH y de concentración de cloruros que permitan la repasivación del acero. Métodos electroquímicos de rehabilitación *La carbonatación provoca la acidificación del concreto, lo que trae como consecuencia la pérdida de la capa pasiva permitiendo se inicie un proceso de corrosión activo.

8 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 8 El esquema operativo de estas técnicas es igual al de la protección catódica: Se impone una circulación de corriente continua entre un adecuado dispositivo anódico, conectado al polo positivo de una fuente de corriente y las armaduras, conectadas al polo negativo, funcionando, por ello, catódicamente. MER Protección catódica RAE y EEC Tiene que operar desde el momento en que se aplica hasta al final de la vida de servicio. Duran un tiempo limitado (de una semana a tres meses) *Dispositivo anódico, se aplica provisionalmente en el exterior de la misma, siendo "retirado" al finalizar la operación. Métodos electroquímicos de rehabilitación

9 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 9 LAS MODIFICACIONES INDUCIDAS POR EL PASO DE LA CORRIENTE: Métodos electroquímicos de rehabilitación El paso de la corriente a través del hormigón entre el dispositivo y las armaduras provoca: *Disminución del potencial de las armaduras (se hace más catódico); PC *Reacciones electroquímicas en la superficie del ánodo y de las armaduras; *Electrodifusión (migración) de iones en la solución de los poros del hormigón. REACCIONES ELECTROQUÍMICAS EN LA SUPERFICIE DEL ÁNODO Y DE LAS ARMADURAS En el ánodo: La electrólisis del agua da lugar al desprendimiento de oxígeno, según una de las dos reacciones: Medios alcalinos pH > 10 Medios carbonatados pH < 10

10 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 10 Métodos electroquímicos de rehabilitación REACCIONES ELECTROQUÍMICAS EN LA SUPERFICIE DEL ÁNODO Y DE LAS ARMADURAS En el cátodo: La electrólisis del agua dará lugar a la formación de hidrógeno: Esta reacción es la que provoca, pues, la alcalinización del entorno de la armadura, fenómeno que igualmente se puede producir si se utilizan menores densidades de corriente (como la de la protección catódica), y sólo se alcanza a inducir la reducción del oxígeno atmosférico:

11 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 11 Métodos electroquímicos de rehabilitación Representación esquemática de las reacciones que se desarrollan en los electrodos al aplicar los MER

12 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 12 Métodos electroquímicos de rehabilitación PROCESOS PRODUCIDOS POR LA CORRIENTE EN EL HORMIGÓN ENTRE ÁNODO Y CÁTODO Para que se produzca paso de corriente entre ánodo y cátodo, la carga debe ser transportada por el electrólito (hormigón). Para ello se produce el movimiento de los iones que existen en al fase contenida en los poros del hormigón bajo la acción del campo eléctrico. La carga es transportada: A.parte por los iones positivos que se mueven en la misma dirección del campo, es decir hacía el cátodo (en nuestro caso hacia las armaduras); B.y parte por los iones negativos que se mueven en dirección opuesta, es decir, hacía el ánodo (en nuestro caso se alejan de las armaduras).

13 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 13 Métodos electroquímicos de rehabilitación RAE El MRAE detiene la corrosión inducida por la carbonatación a través de: 1.Incrementar el pH al rededor de la varilla 2.Restablecer las condiciones pasivantes de la solución de poro Con el objetivo de restablecer esta pérdida de alcalinidad que provoca la carbonatación, la densidad de corriente directa que se aplica entre las barras de acero y un electrodo auxiliar externo e inmerso en una solución de carbonato de sodio esta en el orden de 1 a 2 A/m 2. * Los criterios para determinar si la RAE ha sido efectiva se obtuvieron de la norma NACE SP0107-07

14 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 14 Esquema de las modificaciones que se producen entre el hormigón carbonatado después del paso de la corriente entre ánodo y armaduras

15 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 15 Realcalinización mediante difusión del hormigón carbonatado Realcalinización electroquímica del hormigón carbonatado

16 OP II: Corrosion en Estructuras Universidad Veracruzana Realcalinización electroquímica 11/09/2017 16 CONSIDERACIONES SOBRE LOS METODOS ELECTROQUIMICOS DE REHABILITACION DE LAS ESTRUCTURAS CORROIDAS DE CONCRETO ARMADO 1.La RAE y la EEC no pueden considerarse como un fin en si mismas, sino como medios para lograr la repasivación de los refuerzos, en ECA dañadas por corrosión. 2.Los MER no son capaces de repasivar superficies de acero muy corroídas. 3.Los MER son capaces, en cambio, de repasivar al acero con grados de corrosión incipientes. 4.La MER pueden considerarse como métodos adecuados de prevención pero, estrictamente hablando, no como métodos de rehabilitación.