- enero 3, 2023
- Posted by: IMINOX
- Categoría: Construcción
El concreto es un material de construcción muy versátil que se obtiene de la mezcla en distintas proporciones de cemento, agua, arena y grava, es fácil de utilizar y sobre todo muy común, sin embargo, tiene una serie de procesos químicos complejos que hay que considerar como la carbonatación, que en realidad, es un proceso natural por el cual atraviesa este material a lo largo de su vida, pero que en algunos casos es considerada como una patología, ya que cambia las propiedades del material afectando la resistencia mecánica del mismo.
Habitualmente se le adicionan al concreto, barras de hierro y acero a lo largo y ancho del elemento estructural para dotar de cierta elasticidad y resistencia a varios tipos de cargas a las que se someten las estructuras, pero el contacto de estos dos materiales tiene que mantener un pH muy específico para no acelerar la oxidación del acero.
El concreto contiene dentro de su mezcla hidróxido de calcio y cuando el dióxido de carbono que se encuentra en el aire logra penetrar, el concreto reacciona con este para crear carbonatos de calcio y por ende, reducir el pH. El problema se genera con la interacción entre el concreto y la capa de óxido de las barras de hierro; cuando se llega a un pH bajo, la capa protectora de óxido que rodea a una barra de acero empieza a acelerar su descomposición y aparecerá la corrosión del elemento de acero. Todo esto se potencía en medios donde la humedad es muy alta ya que cuando penetra los poros de concreto y se evapora, queda el CO2 de forma gaseosa, propiciado la aparición de una patología en el concreto armado.
La carbonatación no es una causa de preocupación para vidas útiles inferiores a 50 años (a menos que la calidad del concreto y/o la mano de obra sea deficiente) pero para estructuras que duran más de 50 años, si debe tomarse en cuenta.
La causa principal del deterioro del concreto son los cloruros, algunos quedan atrapados en una forma “ligada”, mientras que los cloruros “libres” se difunden más y causan la corrosión cuando llegan a la barra de refuerzo de acero al carbono.
El concreto reforzado con acero al carbono y con acero inoxidable no sufrirá la corrosión de las varillas de refuerzo en un entorno de cloruro si las varillas de refuerzo de acero inoxidable solo están en contacto con cloruros. En el caso de reparaciones o cuando la varilla de refuerzo de acero al carbono está demasiado cerca de la superficie, puede producirse algo de corrosión en la varilla de acero al carbono.
¿Dónde usar las varillas de refuerzo de acero inoxidable para asegurar una larga vida útil de la estructura?
En ambientes corrosivos (agua de mar y climas cálidos):
- Puentes
- Muelles
- Anclajes para farolas, barandillas…
- Diques marinos
El área más crítica es la zona de salpicadura.
En áreas donde se aplican sales de deshielo:
- Puentes
- Pasos elevados e intercambios de tráfico
- Cocheras de estacionamiento
Los barandales y las cubiertas de los puentes están particularmente expuestos a la corrosión.
En zonas sísmicas
Ya que un debilitamiento de la estructura de concreto armado debido a la corrosión puede colapsar en caso de sismo.
Tan solo por citar un ejemplo, el puente Schaffhausen que cruza el río Rin en Suiza, (construido en 1995) se definió que requería resistencia a la corrosión atmosférica y a las sales de deshielo, así como una vida útil de 80 años sin pérdida de integridad estructural y sin mantenimiento significativo. Para este proyecto se estudiaron tres opciones para las varillas de refuerzo:
- Acero al carbono: Si se utilizaba este material se habrían requerido reparaciones con un alto costo cada 25 años y causaría interrupción del tráfico.
- Acero al carbono recubierto de epoxi: Se tendrían que realizar reparaciones menores cada 25 años y causaría interrupción del tráfico.
- Acero al carbono con acero inoxidable en áreas críticas: Cumplía con el requerimiento de vida útil del diseño.
El uso del acero inoxidable generó un costo adicional de 0.5%, ¡compensado 30 veces por los ahorros logrados durante la vida útil del puente!
¿En qué otras aplicaciones estructurales es altamente recomendable usar acero inoxidable?
En los tanques de tratamiento de aguas residuales, en las plantas de desalinización, en estructuras con una vida útil larga, en reparación de estructuras históricas, almacenamiento de desechos nucleares y sobre todo en entornos en los que la inspección es imposible y en donde las reparaciones son casi imposibles o muy costosas.
Referencias bibliográficas:
https://www.stainlesssteelrebar.org/why-does-rebar-corrode/
https://www.stainlesssteelrebar.org/where-to-use-stainless/
https://blog.structuralia.com/carbonataci%C3%B3n-del-hormig%C3%B3n-prevenci%C3%B3n