monitoreo electroquímico de probetas expuestas a ... · la corrosión representa costos directos...
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Autores:
R.R. Camacho T.
R. Tobías J.
J. Treviño T.
A.A. Torres A.
Tampico, Tam Octubre 2014
Monitoreo electroquímico de probetas expuestas a diferentes ambientes en
México – Proyecto DURACON
El concreto reforzado es ampliamente usado como material de construcción.
Seguridad Funcionalidad Estética
Criterio de Diseño por Durabilidad: Garantizar la vida útil de la estructura considerando:
Cargas mecánicas + Cargas ambientales
1.- INTRODUCCIÓN
1.1.- ANTECEDENTES
1988 - MICAT (Mapa Iberoamericano de Corrosión Atmosférica)
Programa CYTED “Corrosión e Impacto ambiental sobre los Materiales”
“Influencia de la Acción del Medio Ambiente en la Durabilidad del Concreto” (DURACON)
Los problemas actuales de corrosión en la infraestructura de concreto reforzado causan pérdidas económicas por mantenimiento no considerado
Las condiciones ambientales influyen en el comportamiento de los materiales de construcción.
La corrosión representa costos directos significativos.
En EE.UU. fueron aprox. 3% Del P.I.B.
990 Billones de US$ en el 2000
1.2.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA
Aportar información acerca de las posibles tendencias en los niveles de corrosión de las probetas DURACON, con respecto a las variables ambientales
Es necesario el estudio de los mecanismos de corrosión en el acero de refuerzo – Modelos para predecir vida útil.
Considerar la influencia del medio ambiente en el diseño de estructuras.
1.3.- JUSTIFICACIÓN
2Fe 2Fe++ + 4e-
O2 + 2H2O + 4e- 4OH-
2.1.- CORROSIÓN EN EL ACERO DE REFUERZO
Reacción química o electroquímica entre un material y el ambiente de exposición.
Celda Electroquímica
2.- Análisis de Fundamentos
SUBSUELO (Mineral de
hierro: óxidos, sulfuros)
HERRUMBRE (óxido de hierrro
hidratado)
ADICIÓN DE ENERGÍA
METALURGIA
• Concentración
• Refinación
• Fusión en horno eléctrico
• Colada
• Laminación
• Forja
CORROSIÓN
ACCIÓN DEL AMBIENTE (Humedad,
contaminates, etc.)
LA CORROSIÓN COMO UN PROCESO INVERS0 A LA METALURGIA
• Tubería
• Varillas de refuerzo
• Vigas
• Placas
• Tanques de almacenamiento
Evolución de la corrosión en estructuras de
concreto reforzado.
2.3.- MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS
Ley de Sitter
(1994, CEB RILEM)
Reunion Internationale des Laboratoires et Experts des Materiaux
2.4.- DURABILIDAD DEL CONCRETO
Capacidad para resistir la acción del intemperismo, ataque químico, abrasión o cualquier otro proceso de deterioro. (ACI – 201)
Se deben conocer los contaminantes, tipo de ambiente y su agresividad.
FACTORES INTERNOS
- Relación a/c
- Reacción química de los agregados
- Porosidad
- Materiales contaminantes
2.4.- DURABILIDAD DEL CONCRETO
FACTORES EXTERNOS
-Sales
-Carbonatación
-Humedad
-Abrasión
3.- Método de Investigación
Variables ambientales
Temperatura Humedad Relativa Tiempo de Humectación
Variables Electroquímicas
Velocidad de Corrosión
(icorr) Potencial de Corrosión
(Ecorr)
ENFOQUE CUANTITATIVO
3.1.- Selección de Estaciones de Monitoreo
Localización de estaciones de monitoreo del Proyecto DURACON-MEXICO
Cemento Portland
Árido Siliceo triturado de 19 mm
Arena cuarzosa
Relación a/c: 0.45 y 0.65
Adición de plastificante 0.3% de cemento
Revenimiento de 10 cm ± 1.0 cm
Acero de refuerzo de Ø =3/8”
3.2.- Instrumento de recolección de datos
Composición de las probetas
a) Estación DURACON Morelia.
b) Estación DURACON Veracruz.
1. Sección transversal de las probetas de
medición
4.- Análisis de Resultados 4.1. Variables ambientales
Gráfica 1.- Temperatura media mensual en la estación meteorológica de Morelia
Gráfica 2.- Humedad relativa media mensual en la estación meteorológica de Morelia
Gráfica 3.- Tiempo de humectación acumulado mensual en la estación meteorológica de Morelia
4.1. Variables ambientales
Rango de activación por corrosión de acuerdo a los
criterios de la Red Durar (2000) y ASTM-C-876 (1991)
4.2. Variables electroquímicas
4.- Análisis de Resultados
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 30 MM - A/C = 0.45
MORELIA
QUERÉTARO
MÉXICO, D.F.
VERACRUZ
TAMPICO
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 30 MM - A/C = 0.65
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 20 MM - A/C = 0.45
MORELIA
QUERÉTARO
MÉXICO, D.F.
VERACRUZ
TAMPICO
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 20 MM - A/C = 0.65
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 15 MM - A/C = 0.45
MORELIA
QUERÉTARO
MÉXICO, D.F.
VERACRUZ
TAMPICO
-600
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
0.001 0.010 0.100 1.000
E c
orr
(m
V)
Icorr (μA/cm2)
RECUBRIMIENTO 15 MM - A/C = 0.65
4.3. Correlación entre variables
electroquímicas y variables ambientales
Coeficiente de
correlación (R)
Grado de
correlación
0.00 – 0.20 Muy débil
0.20 – 0.40 Débil
0.40 – 0.60 Moderado
0.60 – 0.80 Fuerte
0.80 – 1.00 Muy fuerte
ESTACIÓN DAÑO POR CORROSIÓN
VARILLAS CON MAYOR AFECTACIÓN
MORELIA DESPRECIABLE - MODERADO Varillas con recubrimiento de 20 mm en probetas con a/c = 0.65
VERACRUZ DESPRECIABLE - MODERADO
Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c
MÉXICO, D.F. DESPRECIABLE Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c
QUERÉTARO DESPRECIABLE
Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con a/c = 0.65
TAMPICO DESPRECIABLE
Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c
5.- Conclusiones y Recomendaciones
5.- Conclusiones y Recomendaciones
Generar información acerca de los contaminantes presentes en las estaciones DURACON
Realizar el monitoreo de las variables electroquímicas en estructuras que se encuentren funcionando para generar información más realista.
Considerar el tipo de ambiente donde trabajará la estructura para realizar un buen diseño por durabilidad.
Recordemos que…
Diseño integral +
Materiales de Calidad +
Buenas prácticas constructivas +
Programa de mantenimiento preventivo
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