Estudio de corrosión de estructuras en ambientes con bajos contenidos en oxígeno

Resumen

El hormigón armado es el material de construcción más utilizado desde el siglo XX. Es un material muy estudiado y se conocen muy bien sus propiedades en condiciones ambientales. En los últimos años está creciendo de forma exponencial el número de estructuras de hormigón armado sometidas a ambientes anóxicos (es decir, en ambientes con baja disponibilidad de oxígeno y elevadas concentraciones de cloruros), las cuales están destinadas a servir como instalaciones de almacenamientos geológicos o plataformas off-shore. Es sabido que la principal razón del deterioro de estas estructuras es la corrosión, la cual conlleva a una disminución de la durabilidad o lo que es lo mismo, se ve acortado el tiempo de vida útil de las mismas. Esto acarrea un importante impacto económico debido a los elevados costes de mantenimiento y reparación. El objetivo principal de este trabajo es el estudio de la evolución del proceso de corrosión de barras de acero embebidas en probetas de hormigón, las cuales están fabricadas con diferentes concentraciones de cloruros y con diferentes tipos de cemento, estando sometidas todas ellas a un ambiente anóxico. Asimismo, se estudia el ajuste de los datos obtenidos a un modelo matemático para predecir el comportamiento a largo plazo de las muestras estudiadas. Durante todo el estudio las probetas están sometidas a un ambiente anóxico, el cual se mantiene gracias a una cámara de guantes y a una corriente de nitrógeno. Debido a la escasez de oxígeno en el medio y al fuerte carácter alcalino del hormigón, las reacciones que tienen lugar durante el proceso de corrosión del acero son las siguientes: reacción anódica de oxidación del hierro y reducción del agua para dar lugar a la formación de hidrógeno e iones hidroxilo debido al pH muy alcalino que aporta el hormigón. Es decir, la reacción catódica no será la reducción del oxígeno, la cual tiene lugar cuando la estructura se encuentra bajo condiciones ambientales. La evaluación electroquímica de las probetas, a partir de la cual se determinan los valores de potencial de corrosión y velocidad de corrosión, se ha realizado mediante tres técnicas electroquímicas diferentes: resistencia a la polarización lineal, espectroscopia de impedancia electroquímica y cronopotenciometría.Gracias a los resultados obtenidos a lo largo del periodo de estudio, se ha demostrado que el proceso está dominado por un control catódico, esto quiere decir que la reacción limitante es la generación de hidrógeno, corroborando lo expuesto anteriormente. En este trabajo de investigación, también se ha realizado un estudio detallado de los materiales tras ser sometidos durante largos periodos de tiempo a un ambiente tan agresivo. Para ello, una vez finalizada la evaluación electroquímica de las probetas, se rompieron las mismas para realizar ensayos químicos al hormigón tales como evaluación del contenido de cloruros libres y combinados y detección de nuevos compuestos derivados de la degradación de la estructura. Los ensayos utilizados para este fin han sido DRX, FRX, DTA-TG y MIP. Del mismo modo, también se ha realizado un análisis a la superficie de las barras de acero que estuvieron embebidas en dicho hormigón durante el tiempo de ensayo, para de ese modo poder estudiar tanto la cantidad como el tamaño de las picaduras. Este trabajo ha permitido concluir que la velocidad de corrosión de las estructuras de hormigón armado sometidas a ambiente anóxico es independiente de la concentración de cloruros que posean las estructuras, dado que se ha demostrado que existe un valor de corriente límite.