Como ya todos sabemos, el concreto armado es el material más utilizado en la industria de la construcción. El excelente complemento de las propiedades del concreto con las del acero de refuerzo, para formar un material mixto el concreto armado ha permitido su espectacular difusión y utilización durante el último siglo, lo cual ha conllevado a que los problemas asociados a la durabilidad de estas estructuras tengan una gran trascendencia técnica, económica y social.
Por todo esto, se ha dedicado mucho esfuerzo y dinero a conocer, prevenir y solucionar los riesgos que limitan la vida útil de un material que comenzó promocionándose como de durabilidad ilimitada y con mínimos requerimientos de mantenimiento.
La situación está, lamentablemente, lejos de ser satisfactoria, persistiendo aún controversias en cuestiones fundamentales. Sin embargo, está fuera de duda que la corrosión del acero de refuerzo es, con mucha diferencia, el principal factor que limita la durabilidad de las estructuras de concreto armado. En esta separata se analizan, con un enfoque netamente práctico, las causas, efectos, métodos de medida, modos de inspección y diagnóstico de la corrosión en este sistema: acero/concreto.
En nuestra realidad, no existe un reconocimiento generalizado de la importancia que pueden llegar a adquirir los daños por corrosión del acero de refuerzo, de manera que la inmensa mayoría de las inspecciones se realizan sobre estructuras donde los deterioros se han hecho ya aparentes,cuando sería deseable que se hicieran de manera rutinaria, sobretodo en ambientes de elevada agresividad.
La falta de acceso visual al acero de refuerzo contribuye a este estado de cosas, debido a que la sintomatología visible suele preceder a la solicitud de inspección y además ésta se hace aparente, en la mayoría de casos, cuando los daños son ya importantes.
En la Figura anterior se comparan los volúmenes relativos que pueden alcanzar los productos de corrosión del hierro con respecto al volumen de metal destruido. Resulta evidente que si los productos de corrosión no migran a través de los poros, pequeñas cantidades de metal corroído pueden generar tensiones considerables. Los efectos de la corrosión, en resumen se manifiestan en los tres componentes fundamentales del concreto armado: sobre el acero, sobre el concreto y sobre la adherencia acero/concreto, tal como se esquematiza en la figura siguiente:
La acumulación de todos los efectos de la corrosión es la principal causa de deterioro de las estructuras de concreto armado y la que limita, por tanto, su durabilidad. No existe un límite máximo tolerable de corrosión, que puede variar según la finalidad de las estructuras, ni un índice numérico de aceptación general para el cálculo de la durabilidad, pues se estima con relación a distintos parámetros: la adherencia entre el concreto y las armaduras, la pérdida de capacidad portante, la reducción de sección de las armaduras, el tiempo necesario para que las sustancias agresivas del medio penetren hasta las armaduras o, incluso, la sintomatología visible de deterioro.
En cualquier caso, sea cual sea el parámetro elegido para la estimación, son siempre los efectos de la corrosión la causa de la variación de dicho parámetro. Desde hace tiempo, la corrosión de las armaduras es un aspecto al que se concede la mayor importancia en el mantenimiento de las estructuras existentes, porque ha contribuido a colapsos estructurales de amplísima repercusión.
El concreto armado, como el resto de los materiales de construcción, se proyecta con la idea de que permanezca estable a lo largo del tiempo, sin perder ninguna de las propiedades físicas y químicas que le caracterizan. Debido a su constitución, el concreto contiene poros, algunos de ellos interconectados entre sí, que pueden resultar de importancia crítica en su durabilidad, ya que los agentes agresivos externos tienen una vía de penetración a través de ellos, por capilaridad o difusión.
Frecuentemente el fallo prematuro es atribuible a la baja calidad del hormigón (relaciones agua/cemento demasiado altas, relaciones cemento/áridos demasiado bajas, puesta en obra inadecuada, etc.). En la Tabla 1 se ofrece una lista de los factores físico-químicos que más contribuyen a que el cemento pierda sus propiedades conglomerantes, junto a una sucinta descripción de los fenómenos que producen y de las medidas eficaces para contrarrestarlos o prevenirlos. En general la calidad del concreto, expresada en términos de permeabilidad o penetrabilidad, es la característica principal a la hora de determinar su durabilidad.
Debido a la baja resistencia a la tracción del concreto la inmensa mayoría de las estructuras se proyectan en concreto armado, la durabilidad del cual resulta limitada esencialmente por la corrosión de las acero de refuerzo.
Todas las excelentes propiedades del concreto como material de construcción, resultarían baldías si no fuera por una propiedad adicional, su capacidad de proteger el acero de refuerzo contra la corrosión. Dicha capacidad la confiere el elevado pH del concreto, impuesto por el Ca(OH)2 formado en la hidratación de los componentes mayoritarios del cemento, los silicatos tricálcico y bicálcico, que garantiza un estado pasivo del acero de refuerzo y, con ello, su larga vida en servicio.
La acumulación de todos los efectos de la corrosión es la principal causa de deterioro de las estructuras de concreto armado y la que limita, por tanto, su durabilidad.
No existe un límite máximo tolerable de corrosión, que puede variar según la finalidad de las estructuras, ni un índice numérico de aceptación general para el cálculo de la durabilidad, pues se estima con relación a distintos parámetros: la adherencia entre el concreto y las armaduras, la pérdida de capacidad portante, la reducción de sección de las armaduras, el tiempo necesario para que las sustancias agresivas del medio penetren hasta las armaduras o, incluso, la sintomatología visible de deterioro.
En cualquier caso, sea cual sea el parámetro elegido para la estimación, son siempre los efectos de la corrosión la causa de la variación de dicho parámetro. Desde hace tiempo, la corrosión de las armaduras es un aspecto al que se concede la mayor importancia en el mantenimiento de las estructuras existentes, porque ha contribuido a colapsos estructurales de amplísima repercusión.
Aquí muestro una tabla de los principales factores de deterioro en las estructuras de concreto armado , las fenomenologías comunes y las medidas que se dan a fin de que no tengamos estos problemas.
En general la calidad del concreto, expresada en términos de permeabilidad o penetrabilidad, es la característica principal a la hora de determinar su durabilidad. Para finalizar, en el siguiente post se tratará de las causas de la corrosión en el acero de refuerzo y a la corrosión localizada por presencia de iones cloruro, junto con la carbonatación del concreto, otro tema muy importante a tratar.
Algunas referencias:
Garcés Terradillos, Pedro ; Climent Llorca, Miguel ; Zornoza Gómez, Emilio .Corrosión de armaduras en estructuras de hormigón armado. Editorial Club Universitario, 2008
González Sandoval, Federico. Manual de supervisión de obras de concreto. Editorial Limusa, 2000
González Fernández, Miranda Vidales .Corrosión en las estructuras de hormigón armado fundamentos, medida, diagnosis y prevención. CSIC, 2007
Publicaciones del Instituto de Corrosión y Protección. Pontificia Universidad Católica del Perú.
Comments (12)
Bnzito M Bardalitos via Facebook - 2 noviembre, 2011
quisiera que alguien me apoye en realizar un modelado con ecuaciones diferenciales en los efectos sísmicos
Ingeniería Civil via Facebook - 2 noviembre, 2011
El Ing. José Cabrera te puede ayudar https://civilgeeks.com/ing-jose-rafael-cabrera-se-integra-al-equipo-de-civilgeeks-com/ deja un comentario en uno de sus post!!1
BENEDITO BARDALES BRIONES - 2 noviembre, 2011
quisiera que alguien me apoye en realizar un modelado con ecuaciones diferenciales en los efectos sísmicos
Ing. José Cabrera - 3 noviembre, 2011
Benedito se mas especifico porque dices efectos sismicos. Te refieres al Analisis Modal o a que?
JULIO MONTENEGRO GAMBINI - 3 noviembre, 2011
Para el análisis sismico de estructuras se tienen que plantear un sistema de ecuaciones diferenciales parciales y obtener su solución y lo simplificamos haciéndolo un modelo discreto con ciertos grados de libertad, con un análisis dinámico lineal realizas una descomposición modal, estas realizando un análisis tiempo hitoria, un analisis modal espectral??? especifícanos bien para poder ayudarte amigo
jeangruber - 3 noviembre, 2011
Como evaluar una estructura de concreto armado afectada x corrosion en el acer de refuerzo??
que metodo o ensayo se aplicarian para determinarlas…???
JULIO MONTENEGRO GAMBINI - 4 noviembre, 2011
El ataque al acero de refuerzo es principalmente ocasionado por cloruros en ambientes agresivos, y por carbonatación del los productos de hidratación del concreto con el dióxido de carbono del ambiente en contacto.Respondiendo a tu pregunta, existen ensayos no destructivos como la verificación de la continuidad eléctrica en el acero derefuerzo: primero con un pacómetro localizo las varillas y con un múltímetro ,verifico la continuidad entre dos puntos de contacto, si no la existiese es posible que hay un óxido aislante en las varillas.Tambien se puede recurrir a extraer testigos de concreto y determinar el contenido de cloruros presentes, así como el espesor de la capa carbonatada y en las zonas de contacto que quedaron expuestas para el anterior ensayo, se puede medir el díametro de las varillas y corroborar con el diámetro original a fin de encontrar la reducción de diámetro debido a la corrosión. No te olvides que la humedad es un factor importante ya que abre paso a la corrosion y un buen diseño de mezcla con relación a/c bajos garantiza una estructura segura ante este problema.
jeangruber - 17 marzo, 2012
BUen tema………….. Mas acerca de esto….
geraldo - 22 abril, 2013
hola… estoy a punto de comenzar mi tesis y escogí como tema el estudio de la corrosión del hormigón armado en alcantarillas. quisiera que me ayudaran en ese tema por favor para poder desarrollarlo. muchas gracias.
Carolina - 26 abril, 2013
Hola, estoy realizando un manual de mantenimineto sobre una edificacion existente, en la mismas hay presencia de corrosion en los elementos estructurales, en la cual se observa el desprendimiento del concreto por falta de adherencia. La pregunta que quisiera realizarle, es que significa el polvo blanco que desprenden las vigas donde se encuentran las armaduras corroidas y cual seria el mejor metodo para la reparacion. Espero me puedan ayudar. Gracias.
Rubén Gayosso - 15 febrero, 2018
¿Porqué no se contempla el uso de varillas compuestas de polímeros reforzados con fibras de vidrio o carbón? Han sido ampliamente utilizadas en aplicaciones de puentes, muros, zapatas, losas, etc. en países como Canadá, Estados Unidos y México.
Eduardo Gonzalez - 8 marzo, 2018
Interesante articulo del Ingeniero Montenegro, sobre la corrosión en las estructuras de Concreto reforzado. Trabajo para una compañía Canadiense, que ha desarrollado tecnología para prevenir y/o controlar este problema. Una de las opciones (no muy conocida en Perú), corresponde a la protección catódica del refuerzo. Me gustaría recibir información sobre la estructura (con problema de corrosión) a rehabilitar , para hacerles llegar nuestra información.