La corrosión de estructuras de hormigón armado: Principios básicos, monitoreo y prevención

Abstract

El hormigón armado es un material compuesto de amplio uso ingenieril, que resulta de la unión eficiente de otros dos materiales, el hormigón de cemento portland y el acero de refuerzo. La adherencia entre ambos da integridad a esta unión y las excelentes propiedades físicas del conjunto se deben a la combinación de la resistencia a la compresión propia del hormigón y a la resistencia a la tracción que es propiedad del acero.Si bien existen muchos ejemplos de comportamientos satisfactorios del hormigón por un largo período, se ha comprobado que el hormigón armado también se deteriora a través del tiempo, tanto debido a procesos de degradación del propio hormigón como a través de la corrosión de las barras de refuerzo.Para alcanzar una prolongada vida útil del hormigón armado es fundamental el respeto de las reglas del arte en la fabricación del mismo. Ello incluye no sólo la correcta elección y dosificación de los componentes empleados en su elaboración (que dependen tanto del tipo de estructura a construir como del medio ambiente en el que se emplazará), si no también el procedimiento seguido durante la puesta en obra.Sin embargo, en la práctica, el comportamiento del hormigón puede no ser el deseado. Las causas del deterioro prematuro pueden ser varias e incluyen deficiencias de cálculo en el proyecto, características inadecuadas de los materiales, fallas o faltas de control durante la construcción, modificaciones inesperadas del medio ambiente, sobrecargas durante el uso, etc.Las estructuras civiles construidas de hormigón armado, tales como puentes, represas hidroeléctricas y edificios requieren enormes esfuerzos de construcción, grandes inversiones y una vida útil considerable. Tales estructuras son vitales para los estándar de vida de la población y sus roturas prematuras y/o inesperadas suelen ser catastróficas en términos de tiempo, dinero y, en algunos casos, vidas. Esto lleva a la necesidad de evaluación de dichas estructuras en función del tiempo utilizando sistemas que en lo posible sean no destructivos.Si tenemos en cuenta que la principal causa de falla de una estructura de hormigón armado se debe a la corrosión de las barras de refuerzo, existe una necesidad de utilización de sensores que, permanentemente embebidos en la estructura, permitan conocer el estado de la misma desde el punto de vista de la corrosión de las armaduras.Se considera que una estructura está afectada por corrosión cuando manifiesta signos externos de dicho proceso (manchas, fisuras, desprendimientos del hormigón de recubrimiento, etc.). Sin embargo, puede plantearse que todas las estructuras se encuentren en alguna de las etapas en las cuales habitualmente se divide el proceso de corrosión, ya que desde el mismo momento en que se construye la estructura se inicia la difusión de especies potencialmente agresivas para el acero de las barras a través de la red porosa del hormigón, dando origen al denominado periodo de incubación. La velocidad de ingreso de estas especies y el camino a recorrer hasta alcanzar las barras de refuerzo, son los factores que determinan la cinética del proceso corrosivo y por lo tanto son los que revisten importancia desde el punto de vista ingenieril.Es debido a ello que el desarrollo y la utilización de sensores que le indiquen al especialista qué ocurre dentro de la estructura y le permitan tomar decisiones concernientes a estrategias de mitigación de la degradación es de vital importancia.El presente trabajo está dirigido a todos aquellos profesionales que utilizan el hormigón armado en la construcción y que desean interiorizarse de los mecanismos principales de deterioro del mismo, así como de la posibilidad de seguimiento del proceso de degradación a través de la utilización de sensores adecuados. Forma parte también de los objetivos del presente trabajo brindar a los estudiantes de carreras ingenieriles afines a la construcción y propiedades de los materiales en general una apreciación de la naturaleza compleja de esta clase de material compuesto, así como llamar la atención sobre el hecho de que la mayoría de los problemas frecuentemente reportados en la literatura relacionados con las fallas del hormigón armado, son predecibles.En el afán de que este trabajo sea útil no sólo para el especialista en ciencia de los materiales y en particular en corrosión, si no también para aquellos que poseen un conocimiento ingenieril del material, es que se ha optado por definir el sistema en estudio desde sus bases. A tal fin , en el primer capítulo se describen las características y propiedades del hormigón armado, así como sus primcipales formas de degradación. En el segundo capítulo se introducen los principios de corrosión electroquímica necesarios para entender el mecanismo de corrosión de las barras de refuerzo en el hormigón armado, tema que se desarrolla detalladamente en el tercer capítulo. Finalmente, en el cuarto capítulo se analiza la posibilidad de evaluar el grado de avance del proceso corrosivo presentando el desarrollo de sensores económicos que, permanentemente embebidos en una estructura de hormigón armado, pueden ser empleados para el seguimiento del deterioro de una estructura, ya sea nueva o preexistente.