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Efecto de la resistividad de la matriz y el contenido de oxígeno en la corrosión de estructuras de hormigón armado
Effect of the matrix resistivity and the oxygen content on the corrosion of reinforced concrete structures
Los principales parámetros que regulan el proceso de corrosión en estructuras de hormigón armado son la resistividad (ρM) y el flujo de oxígeno (iO2) a través de la matriz cementícea. Por otro lado, la medición del potencial de corrosión (ECORR) y la densidad de corriente de corrosión (iCORR), permiten establecer la susceptibilidad a la corrosión y el avance de la degradación en las armaduras, dados un ambiente de exposición y una formulación de hormigón. En el presente trabajo se busca establecer correlaciones entre estos parámetros, que permitan estimar el avance de la corrosión en armaduras, a corto y mediano plazo. Para ello, se fabricaron probetas de mortero (con y sin cloruros) con barras de acero, al carbono e inoxidable, embebidas en su interior. Estas probetas se sometieron durante 9 meses a diversas condiciones ambientales: 98% de humedad, humedad ambiente y sumergidas en agua. Durante este periodo, se midieron los parámetros electroquímicos que dan cuenta del estado del sistema (ECORR, iCORR, iO2 y ρM) y se compararon en búsqueda de correlaciones útiles. Los resultados mostraron la existencia de relaciones muy complejas entre los parámetros medidos. Se pudo observar que: - No es posible establecer relaciones que permitan predecir valores de iCORR basándose en la medición de parámetros característicos de la matriz cementícea, como iO2 o ρM. - A pesar de las recomendaciones de la norma ASTM C-876, no es posible establecer el estado de una barra o armadura mediante la simple medición de su ECORR. - Los parámetros de la matriz (iO2 y ρM) resultan inversamente proporcionales al contenido de humedad y de iones cloruros. - Existe una relación directa entre ECORR y los parámetros de la matriz. En consecuencia, el contenido de humedad y de iones cloruros también afecta a los valores de ECORR.
English version: The main parameters that control the corrosion process in reinforced concrete structures are the resistivity (ρM) and the oxygen flow (iO2) through the cement matrix. Otherwise, the measurement of the corrosion potential (ECORR) and the corrosion current density (iCORR) allows the characterization of the corrosion susceptibility and the progress of the degradation of the reinforcement embedded in a particular type of concrete in certain environment. The objective of this work is to establish correlations between the above mentioned parameters, allowing the estimation of the corrosion progress of reinforcements, both at short and medium terms. The parameters were measured in mortar specimens using embedded carbon steel and stainless steel bars. Two different types of specimens were prepared: one with non-chloride addition and the other with additions of sodium chloride in order to promote active corrosion. These specimens were exposed for 9 months to different environmental conditions: 98% relative humidity, laboratory humidity and immersed in water. The electrochemical parameters related to the state of the system (ECORR, iCORR, iO2 and ρM) were measured and compared among them, searching for correlations. The results show the existence of very complex relationships between the measured parameters. It can be observed that: - It is not possible to establish correlations to predict iCORR values based on the cement matrix parameters measurements, such as iO2 o ρM. - In the spite of the standard ASTM C-876 recommendations, the condition of a reinforcing bar could not be established by the measurement of ECORR. - The cement matrix parameters (iO2 and ρM) are inversely proportional to the water content of the pore and the chloride content of the matrix. - The matrix parameters and the ECORR measurements are directly proportional. As a consequence, the moisture and chloride content also affect the ECORR values.
Tesis para optar al título de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales. 2017. Directores: Dr. Gustavo Sergio DUFFÓ, CNEA, UNSAM, CONICET - Argentina. Codirector: Ing. Damián René VAZQUEZ, CNEA, UNSAM - Argentina. Lugar de realización: División Corrosión Aplicada - Departamento Corrosión - Gerencia Materiales - Centro Atómico Constituyentes - CNEA - Argentina. Fecha Defensa: 06/07/2017. Jurado: Ing. Liliana BERARDO, INTI Procesos Superficiales - Argentina. Mag. Edgar Christian HORNUS, CNEA, UNSAM - Argentina. Dr. Raúl Luis ZERBINO, LEMIT, UNLP, CONICET - Argentina.