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Tesis

Aplicación de la gammagrafía para el estudio de la corrosión del acero en estructuras de hormigón armado

2013



Tesista Natalia Mariel GAILLARD
Ingeniera Química - Universidad Nacional del Comahue - Argentina
Magíster en Ciencia y Tecnología de Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Directores Dr. Gustavo Sergio DUFFÓ, CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
Dr. Mario MARISCOTTI, THASA - Argentina
División  Corrosión Aplicada - Departamento Corrosión - Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina
Fecha Defensa 03/05/2013
Jurado Dra. Mirta BARBOSA, UNCPB - Argentina
Ing. Ángel, DI MAIO, LEMIT, UTN FRLP, CONICET - Argentina
Dr. Martín A. RODRÍGUEZ, CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina
Código IS/T 140/13

Título completo

Aplicación de la gammagrafía para el estudio de la corrosión del acero en estructuras de hormigón armado

Resumen

La corrosión de las barras de refuerzo es una de las principales causas del deterioro prematuro de las estructuras de hormigón armado. Inicialmente, debido a la alta alcalinidad de la solución contenida en los poros del hormigón (pH > 13), las barras de acero se encuentran pasivadas por la presencia de una película de óxido protectora. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, esta protección se rompe por la destrucción de la película pasiva generada por la presencia de iones agresivos (cloruro, por ejemplo) o por la acidificación del medio en las proximidades de la barras de acero (carbonatación). Bajo condiciones naturales, el proceso de corrosión de las barras de refuerzo es muy lento y, generalmente, las primeras evidencias de deterioro aparecen luego de muchos años de exposición, por lo que los ensayos requieren de largos tiempos de exposición. Por tal motivo, hay una tendencia de llevar a cabo lo que se denomina ensayos de corrosión acelerados, de manera de obtener resultados en el corto plazo. La corrosión acelerada por medio de la técnica de corriente impresa es ampliamente utilizada en estudios de durabilidad del hormigón, ya que posee la ventaja de que los ensayos pueden llevarse a cabo dentro de períodos de tiempo razonables. En el presente trabajo, a través de la realización de ensayos de corrosión acelerada, se determinó la densidad de corriente de corrosión aplicada y los daños generados sobre las armaduras de acero mediante la aplicación de microscopía óptica y electrónica de barrido y determinaciones gravimétricas y micrométricas. Además, se analizaron las probetas corroídas por medio de gammagrafía. Los resultados muestran que la eficiencia de la corriente aplicada está comprendida entre 1 y 77%, independientemente de la densidad de corriente aplicada. Por otro lado, se encontró que el contenido de cloruro presente en el cemento, más la cantidad proveniente de la arena, fue suficiente para generar corrosión localizada del acero embebido en el mortero, hecho que quedó justificado al analizar el diagrama de Pourbaix para el sistema Fe/Cl-/H2O y al identificar al producto de corrosión mayoritario como akaganeita, el cual solo se forma en presencia de Cl-. Finalmente, utilizando la técnica de gammagrafía, cuyo límite de detección en las condiciones experimentales del presente trabajo fue de aproximadamente 100 µm, se encontró que la relación existente entre la profundidad del ataque localizado y el ataque generalizado es del orden de 3

Complete Title

Application of gammagraphy to the study of steel corrosion in reinforced concrete structures

Abstract

The corrosion of rebars is a major cause of premature deterioration of reinforced concrete structures. Initially, due to the high alkalinity of the solution contained in the pores of the concrete (pH> 13), the steel bars are passivated by the presence of a protective oxide film. However, under certain circumstances, this protection is broken by destruction of the passive film generated by the presence of aggressive ions (chloride, for example) or by the acidification of the medium in the vicinity of the steel rods (carbonation). Under natural conditions, the corrosion process of reinforcing bars is very slow and usually the first signs of deterioration appear after many years of exposure, so the tests require long exposure times. Therefore, there is a tendency to perform what is called "accelerated corrosion tests", in order to obtain results in the short term. The accelerated corrosion by the impressed current technique is widely used in studies of concrete durability since it has the advantage that assays can be carried out within reasonable periods of time. In this work, through the implementation of accelerated corrosion tests, we investigated the corrosion current density applied and resulting damage on the reinforcing steel by applying optical microscopy and scanning electron microscopy and gravimetric analysis and micrometer. In addition, we analyzed the specimens corroded by gammagraphy. The results show that the efficiency of the applied current is between 1 and 77%, regardless of the applied current density. Furthermore, it was found that chloride content present in the cement plus the amount from the sand, was sufficient to generate localized corrosion of steel embedded in the mortar, which was often justified by analyzing the Pourbaix diagram for the system Fe/Cl-/H2O and to identify the major corrosion product as akaganeite, which only forms in the presence of Cl- . Finally, using the technique of gammagraphy, the detection limit under the experimental conditions of this work was approximately 100 μm, we found that the relationship between the depth of localized attack and generalized attack is about 3.

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