Desarrollo de sensores de corrosión de estructuras de hormigón armado, basados en el principio de par galvánico
2020
Tesista
Jhon Edisson TORRES RAMÍREZ Ingeniero Metalúrgico, Magister en Ingeniería de Materiales, Universidad Industrial de Santander, Colombia Doctor en Ciencia y Tecnología, Mención Materiales - Instituto Sabato UNSAM/CNEA - Argentina
Director
Dr. Gustavo Sergio DUFFO - Departamento Corrosión - Gerencia Materiales - CAC - CNEA - Argentina
Codirectora
Dra. Silvia Beatriz FARINA - Departamento Corrosión - Gerencia Materiales - CAC - CNEA - Argentina
Lugar de realización
División Corrosión Aplicada, Departamento Corrosión, CAC, CNEA - Argentina
Fecha Defensa
28/03/2020
Jurado
Dra. Marcela Vivian VAZQUEZ. UNMdP, CONICET - Argentina Dra. María Beatriz VALCARCE. UNMdP, CONICET - Argentina Dr. Walter MORRIS. YPF TECNOLOGÍA - Argentina
Código
ITS/TD-138/20
Título completo
Desarrollo de sensores de corrosión de estructuras de hormigón armado, basados en el principio de par galvánico
Resumen
Estetrabajo de investigación es el primer paso en el desarrollo de un sensor simple, versátily económico para ser embebido en estructuras de hormigón armado para determinar lavelocidad de corrosión del acero de refuerzo, y está basado en el principio de par galvánico.Con este fin, en primera instancia se caracterizó el comportamiento electroquímico de cuatrometales candidatos a formar parte del sensor (acero al carbono SAE 1040, cobre, aceroinoxidable AISI 304 y titanio), embebidos en mortero y expuestos a diferentes condicionesambientales. Posteriormente se estudió la viabilidad del monitoreode la corriente galvánicacomo método para establecer y detectar el nivel de corrosión de las barras de refuerzo. A talefecto, se fabricaron probetas de mortero con los tres pares galvánicos propuestos (acero alcarbono/acero inoxidable, acero al carbono/cobre y acero al carbono/titanio) embebidos enellas, así como también probetas de mortero con barras de acero al carbono (del mismo tipode material usado como refuerzo). El objetivo fue establecer si existe una correlación entre lacorriente de los pares y la velocidad de corrosión de las barras de refuerzo en una amplia gamade condiciones ambientales.En lacaracterización electroquímica se hizo evidente que el metal que genera mayorescorrientes galvánicas al ser acoplado con acero al carbono fue elCu. Además, se encontró queel cobre y el titanio presentaron buena resistencia a la corrosión localizada, siendo excelentescandidatos para ser usados en ambientes altamente agresivos, en especial por la presencia decloruros. Por otro lado, la medición de la corriente galvánica mostró la importancia de larelación de área ánodo/cátodo. Se encontró que cuando esta relación es de 1:7, se puedeestablecer una relación entre la corriente galvánica del par de acero al carbono/cobre y lacorriente de corrosióndel acero al carbono. Entre los tres pares galvánicos propuestos, el paracero al carbono/cobre es el más promisorio para construir un sensor del tipo propuesto.
PALABRAS CLAVE:Sensor corrosión, par galvánico, hormigón armado.
Complete Title
Development of corrosion sensorsonreinforced concrete structures, based on theprinciple of galvanic couple
Abstract
This research work is a first step in the development of a simple, versatile and economicalsensor to be embedded in reinforced concrete structures to determine the corrosion rate ofreinforcing steel. The feasibility of using galvanic couple current monitoring as a method tosense and assess the level of rebar corrosion was investigated. To this purpose, theelectrochemical behavior of four candidate metals to build the sensor (SAE 1040 carbon steel,copper, AISI 304 stainless steel and titanium) embedded in mortar and exposed to differentenvironmental conditions was characterized. Three proposed galvanic couples (carbonsteel/stainless steel, carbon steel/copper and carbon steel/titanium), as well as carbon steelbars (of the same type of those used as reinforcements) were embedded in mortar specimens.The objective was to find out a correlation between the current of the galvanic couples andthe real corrosion rate of the rebars in a broad range of environmental conditions.It was found that copper and titanium showed good resistance to localized corrosion, beingexcellent candidates to be used in highly corrosive environments, particularly in the presenceof chlorides. However, from the electrochemical characterization, it became evident that themetal generating the greatest galvanic currents when coupled with the carbon steel wascooper. Furthermore, the measurement of the galvanic current showed the importance of theanodic/cathodic area ratio relationship. It was found that when the anode/cathode area ratiowas 1:7, a correlation between the galvanic current of the carbon steel/copper couple and thecorrosion current of the carbon steel could be established. As a conclusion, among the threegalvanic couples proposed, the carbon steel/copper one seems to be the mostpromising oneto build a sensor.