4. Findings II: Participant Interviews
4.2. Tranche 2
4.2.3. Tranche 2, theme 4: training impacts
El contenido crítico de cloruros es la cantidad de cloruros que provoca la corrosión activa del acero. Hasta ahora no se ha encontrado un valor único de este contenido crítico, debido a que varía en función de las características del hormigón (pH de la solución de los poros, contenido de humedad, temperatura, tipo de catión que acompaña al cloruro, contenido de C3A y finura del cemento, adiciones, etc.) y del acero (composición, impurezas,
desigualdades de la superficie, envejecimiento). Todos estos parámetros influyen en
la naturaleza de la capa pasiva, lo que determina el potencial eléctrico que presenta la armadura. Además, la naturaleza de la capa pasiva evoluciona con el tiempo, y por lo tanto también lo hace el potencial. Pourbaix confirmó que el acero situado en soluciones alcalinas que contengan iones cloruros puede sufrir corrosión localizada, por lo que para un pH y una concentración de cloruros determinada, se puede detectar un potencial (llamado potencial de picadura), por encima del cual el acero se corroe.
(ALONSO et al (2002). Figura 1.11 en cloruros según la humedad ambiente Variación del contenido crítico
Se ha intentado, (ALONSO et al (2002), correlacionar el potencial eléctrico del electrodo con la concentración de ión cloro, para explicar la estabilidad de la capa pasiva en soluciones alcalinas. Así, por ejemplo, se han determinado valores de la relación Cl-/OH- entre 0,5 y 1,6 en una zona de potenciales entre –50 y –450 mV; también se ha concluido que cuando la relación Cl-/OH- es mayor o igual que 0,2, el acero se vuelve susceptible al
ataque por picaduras para potenciales alrededor de –400 a –500 mV; o que existe una relación Cl-/OH- de despasivación de entre 2,5 y 8 para potenciales que varían entre –100 y
–600 mV.
También la dependencia del contenido de cloruros respecto al potencial eléctrico se puede expresar como una función lineal con dos pendientes, situándose el punto de corte en –200 mV ± 50:
• Para potenciales más positivos que –200 mV, los valores mínimos del contenido crítico de cloruros medio (confirmado para seis tipos de cemento e incluyendo un análisis estadístico de los resultados) son:
%Cltotal = 0,73 ± 0,025
%Cllibre = 0,50 ± 0,03
Cl-/OH- = 1,76 ± 0,3
• Para potenciales más negativos que –200 mV, se produce un incremento continuo del contenido crítico de cloruros, dependiente del potencial de despasivación del acero, por lo que es necesario tener en cuenta el potencial del acero para calcular la vida útil, si se quiere determinar rigurosamente el periodo de iniciación de la corrosión. Las tres relaciones encontradas para un cemento portland normal con bajo contenido en C3A son:
E = -497 log%Cltotal - 223, r = 0,97
E = -615 log%Cllibre - 264, r = 0,97
Sin embargo, el proceso global también se puede representar por una función tipo exponencial entre el potencial y el contenido crítico de cloruros, confirmada para un cemento portland normal con bajo contenido en C3A:
3 2 1 0.exp
.exp
a
X
a
a
X
a
Y
En el proyecto DuraCrete se empleó la caracterización propuesta por Breit, basada en las inspecciones realizadas en puentes del Reino Unido; la distribución equivalente es una distribución uniforme de media 0,5% y desviación estándar 0,18. En esta misma línea se inscribe la siguiente propuesta, (BAMFORTH, P.), en la que se asocia el contenido de cloruros a un determinado riesgo de corrosión, entendiendo los siguientes valores como una simplificación, ya que el contenido crítico de cloruros varía con la relación agua/cemento (aumenta al reducirse la relación a/c) y con el tipo de exposición.
Contenido de cloruros Riesgo de corrosión
<0.4% Despreciable 0.4-1.0% Posible 1.0-2.0% Probable
>2.0% Significativa
También propone (IZQUIERDO), otra caracterización para el contenido crítico de cloruros en hormigones sin adiciones, basada en una simplificación de la propuesta de Frederiksen y los resultados del análisis estadístico sobre los ensayos de Alonso:
Exposición Relación a/c Media (% cemento)
Saturado (sumergido) 0.5 1.5 0.4 2.0 0.3 2.2 Otros 0.5 0.5 0.4 0.6 0.3 0.7
El contenido crítico de cloruros se suele expresar como contenido total de cloruros, tanto en peso de cemento como de hormigón, aunque se entiende que sólo los cloruros libres pueden despasivar el acero; también se expresa por medio de la relación Cl-/OH-. Se considera que hay corrosión activa cuando, en una pequeña zona expuesta, la velocidad de corrosión de la barra es superior a 0,1 μA/cm2.
Si el hormigón no está carbonatado, un 0,05% de ión Cl- con relación al peso del hormigón o un 0,4% de ión Cl- con relación al peso del cemento, es un buen criterio para establecer un riesgo de corrosión incipiente, aunque el valor crítico puede ser mucho más elevado, o más bajo, dependiendo de otras influencias (humedad relativa, empleo de cementos de baja
Tabla 1.6 Propuesta de D. Izquierdo, Concentración crítica Tabla 1.5
alcalinidad o con bajo contenido en aluminato cálcico; algunas fuentes deducen, a partir de ensayos realizados, que el contenido crítico de cloruros es aproximadamente 2 veces superior en el hormigón sumergido que en el situado en la zona de salpicaduras). En las estructuras pretensadas se recomienda un límite inferior, del orden de 0,025% de ión Cl-
respecto al peso de hormigón, o un 0,2% de ión Cl- respecto al peso de cemento.
En principio, la Instrucción EHE-08, limita el contenido total de cloruros en el hormigón
0,3% del peso del cemento para el hormigón pretensado y 0,6% para el hormigón armado.
Los valores experimentales encontrados en la bibliografía, sobre concentración crítica de cloruros indican que en ausencia de iones cloruro en la solución, la capa protectora del acero es estable mientras el pH de la solución es superior a 11,5. Cuando hay iones cloruro, la capa protectora se destruye incluso a valores superiores, en función de la relación Cl- /OH-. Para relaciones molares de Cl-/OH- superiores a 0,6, el acero deja de estar protegido contra la corrosión (otras fuentes (ACI), indican que el valor máximo de la relación Cl-/OH- es de 0,29 para un pH de 12,6, y de 0,30 para un pH de 13,3). Para los hormigones normales, el contenido de cloruros necesario para iniciar la corrosión se sitúa entre 0,6 y 0,9 kg de Cl- por m3 de hormigón (es decir, el 0,04% en peso de hormigón).
Los contenidos críticos de cloruros recogidos en la bibliografía varían entre 0,26 y 0,40, expresados como relación Cl-/OH- (donde Cl- son los cloruros libres); y entre 0,17 y 2,2%, expresado como %Cl totales en peso de cemento. En la siguiente tabla se presenta el
contenido crítico de cloruros (en peso de cemento) que provoca el inicio de la corrosión recogido por diferentes autores:
“En condiciones normales, puede adoptarse un valor del 0,6% del peso de cemento para la comprobación del Estado Límite en relación con la corrosión de las armaduras pasivas. En el caso de armaduras activas pretesas, puede adoptarse un valor límite de Cth de 0,3% del peso de cemento.”
Solubles en agua Solubles en ácido ACI 201 0.1 a 0.15* - ACI 222 - 0.2 ACI 318 0.15 a 0.3 0.2 BS 8110 - 0.4 Normas Australianas - 0.6 RILEM - 0.4 Normas Noruegas - 0.6 Hope e Ip - 0.1 a 0.2 Everett y Treadaway - 0.4 Thomas - 0.5 Hussain, Al-Gahtani y Rasheeduzzafar¥ - 0.18 a 1.2 Page y Havdah1 0.54 1.00 Stratfull - 0.15
Otros autores indican que el contenido crítico de cloruros totales para iniciar la corrosión varía entre 0,45 y 0,97% en peso de cemento, en función del contenido de C3A; sin
embargo, el contenido crítico de cloruros libres para iniciar la corrosión presenta valores aproximadamente constantes en torno al 0,1% en peso de cemento, lo que indicaría que los valores de cloruros libres son más fiables para establecer un valor límite de inicio de la corrosión.
Por otro lado, otros autores (Ferreira.), establecen contenidos críticos de cloruros (en % en peso de cemento) diferentes, en función de la relación a/c, del ambiente de exposición y del contenido de adiciones:
a/c Tipo de ambiente OPC 20% CV 5% HS 10% HS
0.3
Sumergido 2.2 1.4 1.6 1.2 Carrera de mareas 1.0 0.5 0.6 0.4 Sales fundentes 0.8 0.4 0.5 0.3 Por encima de carrera de mareas 1.2 0.5 0.7 0.5 0.4
Sumergido 2.0 1.2 1.5 1.0 Carrera de mareas 0.8 0.4 0.5 0.3 Sales fundentes 0.6 0.3 0.4 0.2 Por encima de carrea de mareas 1.0 0.4 0.5 0.3 0.5
Sumergido 1.5 0.7 1.0 0.6 Carrera de mareas 0.6 0.3 0.4 0.2 Sales fundentes 0.4 0.2 0.3 0.2 Por encima de carrera de mareas 0.6 0.3 0.4 0.2
Tabla 1.8 Valores tomados de R.M. FERREIRA Tabla 1.7 Valores tomados de B. Odriozola
Finalmente, el BRE establece un contenido crítico de cloruros de tipo probabilista, aunque reconoce que está basado en un número limitado de datos y que podría modificarse al aumentar la base experimental.
Por último, también se indica, por el BRE que, para diseñar hormigones, se puede tomar como contenido crítico de cloruros que provoca el inicio de la corrosión, el 0,4% (en peso de cemento), y como contenido crítico de cloruros que hay en el momento en que la corrosión se ha propagado lo suficiente como para iniciar la fisuración y desprendimiento del recubrimiento del hormigón, el 1,0% (en peso de cemento).
El rango tan amplio de valores del contenido crítico de cloruros se debe probablemente a que los materiales constituyentes, como el cemento y los áridos, son diferentes para los distintos investigadores, o a que algunos resultados proceden de aceros directamente expuestos a la atmósfera y no embebidos en hormigón, o al contenido inicial de cloruros en el hormigón.
Ensayos realizados por SANDBERG, P., indican que el contenido crítico de cloruros de un hormigón sin fisurar fabricado con cemento portland resistente a sulfatos, con una relación a/c de 0,3-0,5 y situado en la zona de salpicaduras, se sitúa en torno al 1,1-1,5% de cloruros totales en peso de cemento.
Decir, finalmente, ahora sí, que el contenido de cloruro tolerable para iniciar la corrosión disminuye al aumentar el contenido de cenizas volantes y esto podría eliminar en parte las ventajas de disminuir la difusión de cloruros en el hormigón con cenizas. Según THOMAS, M.D.A., esta disminución del valor del contenido crítico de cloruros en función del contenido de cenizas volantes varía del siguiente modo:
Contenido de cenizas volantes (%) 0 15 30 50 Figura 1.13 Riesgo de corrosión en función del contenido de cloruros