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El umbral de cloruros para despasivar el d facero de refuerzo.

Pedro Castro BorgesPedro Castro Borges

Pedro Castro‐Borges

Temas de la Sesión1. ¿ Qué son los cloruros?

2 Formas de extraerlos2. Formas de extraerlos

3. Formas de determinarlos

4. El umbral de cloruros

5. Variables de las que depende el umbral.

6. Criterios para obtener el umbral.p

7. Resultados de la literatura

8. Resultados mexicanos

9 Conclusiones generalesPedro Castro‐Borges

9. Conclusiones generales

¿ Qué son los cloruros?

Son iones muy agresivos que producen una disolución localizada de la capa pasiva,dando lugar a ataques puntuales (picaduras) que pueden reducir drásticamente la

¿ Q

g q p (p ) q psección de trabajo del acero en corto tiempo.

ClCloruros

Picaduras


Radical químico, de naturaleza básica que confiere un elevado pH a la solución del

¿ Qué son los Hidróxidos (OH ‐)?

q , q pporo del concreto y que afecta directamente la concentración de cloruros necesariapara iniciar el proceso de corrosión.


¿ Qué son los cloruros?

Cloruros libres:Son los iones presentes en la solución del poro, capaces de despasivar al

ióacero y provocar su corrosión.

Cloruros combinados:a) Son aq ellos q ímicamente combinados con al minatos de calcioa) Son aquellos químicamente combinados con aluminatos de calcio

hidratados (C3A o C4AF).

b) Son aquellos débilmente combinados con silicatos de calciob) Son aquellos débilmente combinados con silicatos de calciohidratados .

Cloruro total:Cloruro total:Es la cantidad que contempla los cloruros combinados y los cloruros libres.


Relación Cl‐/OH‐:

Parámetro aceptado para tomar en cuenta el inicio de la corrosión. Sopesa la acciónde los cloruros que son despasivantes con la de los OH‐ que permiten mantenerpasivo el acero.

PPP


Técnicas para extraer los cloruros

Lixiviación

Ácido (HNO3 0.6M)

Alcalino (NaOH)

Cloruro libreAgua destilada

Pore Pressing

Cl-

Cl-Cl-

Cl- Cl-Agitac ión

ClProceso de Lixiviación

rpm


Formas de extraer los cloruros

Lixiviación por medio ácido (HNO3)

Cloruro total

Fluorescencia de rayos x

EE

Lixiviación pormedio ácido

EE


Formas de extraer los OH‐

Lixiviación con Agua destiladaOH‐ Lixiviación con Agua destilada

descarbonatada

Gas Inerte (Argón)

O2

ArO2

Agua

ArAgua descarbonatadOH-OH-Agitación

descarbonatadadescarbonatadOH

OH-

OHmanual

OH-OH-


Técnicas de determinación de cloruros

Potenciométrica Ion Selectivo

Titulación

Nitrato de Plata(AgNO3)

VolumétricaNitrato de Mercurio(HgNO3)


El umbral de clorurosEl umbral de cloruros

Definición:Definición:

Cantidad de cloruros que es capaz de despasivar al acero de refuerzo. Su valordepende de diferentes variablesdepende de diferentes variables.


Variables de las que depende el umbral de cloruros

a) La dosificación del concreto

b) El contenido de aluminato tricálcico en el cemento (C3A)

c) La temperatura.

d) La Humedad relativa.

e) La fuente del cloruro e) a ue e de c o u o

f) La resistividad del material, entre otros.


a) Umbrales dependiendo de la dosificación

a/c = baja a/c = alta

ClCl‐

Cl‐ Cl‐

Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐

Cl

Cl‐Cl‐

Cl‐ Cl‐ Cl‐

Cl‐Cl

Cl‐Cl‐

Cl‐Cl‐ Cl‐Cl‐

Mayor cantidad de Cl‐ Menor cantidad de Cl‐Mayor cantidad de Clformando cloroaluminatos

formando cloroaluminatos


b) Umbrales dependiendo de aluminato tricálcico (C3A)

a/c = 0.50

C A = alto

a/c = 0.50

C3A = bajo

Cl

C3A = alto C3A = bajo

Cl‐Cl‐ Cl‐

Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐Cl

Cl‐

Cl‐Cl

Cl‐Cl‐

C3A alto, C3A bajo,C3A alto,umbral mayor

C3A bajo,umbral menor


c) Efecto de la temperatura en la movilidad de cloruros

a/c = 0.50t = 20ºC

a/c = 0.50t = 40ºC

ClCl‐

Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐

Cl‐Cl‐Cl‐ Cl‐

Cl‐ Cl‐

Movilidad menor del Movilidad mayor delMovilidad menor del cloruro

Movilidad mayor del cloruro


d) Efecto de la humedad relativa

HR baja HR alta

Película de H OPelícula de H2O

Película de H2O + Cl‐

2+ Cl‐

O OO

OO O

OO

2 O

2

O

2O

2

2O

22 2

O

2O

2

2

Corrosión no limitadaCorrosión limitada por

Corrosión no limitada por O2

O2


e) La fuente del cloruroPor adición durante el mezclado

Adición de aditivos

Por adición durante el mezclado

Aguaa base de CaCl2

AgregadosC AgregadosCemento

Concreto concloruros


e) La fuente del cloruroPor contaminación atmosférica

Niebla salinaZonaatmosférica

VientoA

B

zona de nieblasalina intensa

SalpicadurasNivel de marea alta

Zona de mareas

B

C

zona desalpicaduras

Subsuelo marino

Nivel de marea baja

Zona de inmersiónD


f) Resistividad del material

a/c baja a/c alta

Mayor tamañoMenor tamaño de poros

Mayor tamaño de poros

Cl‐

Cl‐Cl‐ Cl‐

Cl‐

Cl‐

Cl‐ Cl‐

Cl‐

Cl‐Cl‐ Cl‐ClCl‐

Cl

Cl‐

Cl‐

Cl‐

Cl

Cl‐Cl‐

Cl

Cl‐

Menor cantidad de Mayor cantidad deMenor cantidad de cloruros y agua, mayor

resistividad

Mayor cantidad de cloruros y agua, menor

resistividad


Criterios para obtener el umbral de cloruros

‐ Seguimiento de la corrosión.

100

110

100m

2 )

0 010.1

1

µA

/cm

0 00010.0010.01

corr

(µ

a/c = 0 46 tc = 3 días

0.000010.0001

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66

i a/c 0.46, tc 3 días

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66Tiempo (meses)



‐ Seguimiento del contenido de cloruros en etapas

3.500

2 50

3.00

orur

osm

ento

)0 meses7 meses13 meses24 meses

2.00

2.50

ón d

e cl

oo

de c

em 45 meses

1.00

1.50

cent

raci

ópo

r pes

o

0 00

0.50Con

c(%

p

0.000 5 10 15 20 25 30 35

Profundidad de penetración (mm)/ 0 46 3 dí Pedro Castro‐Borges a/c = 0.46, tc = 3 días


‐ Primer criterio de despasivación (el potencial).

(Norma ASTM C‐876)

Potencial (mV vs CSE) Condición

Ecorr > 200Menos del 10% de probabilidad de

Ecorr >‐200corrosión

‐200>Ecorr>‐350 Corrosión incierta

Ecorr<‐350Más del 90% de probabilidad decorrosión

NOTA:Los potenciales son medidos con respecto a un electrodo de Cobre/ Sulfato de Cobre



‐Primer criterio de despasivación (el potencial)

‐100‐50

0SE

(mV) a/c = 0.46, tc = 3 días

‐250‐200‐150

enci

al v

s CS

‐400‐350‐300

Pote

‐500‐450

0 10 20 30 40 50 60

Tiempo (meses)



‐Segundo criterio de despasivación (la observación visual)

b) Formación de picaduras en el acero

a) Manchas en la superficie del concreto


Criterios para obtener el umbral de clorurosCriterios para obtener el umbral de cloruros

Tercer criterio de despasivación (un cierto nivel de corriente dep (corrosión)

a) El aumento de la corriente galvánica

b) El valor de icorr



b) El valor de icorr

10100

m2)

0 11

10

µA

/cm

0.010.1

corr

(µ

0.46‐3dc

0.0010 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66

i

Tiempo (meses)Pedro Castro‐Borges


a) El aumento de la corriente galvánicaa) El aumento de la corriente galvánica

10

0.1

1

µA/c

m2

0.001

0.01Icor

r,

0.001

123

A

0.7% Cl 0.7% ClReparación

3-2-10

Ig, µ

A

-30 10 20 30 40 50 60

Posición del segmento de acero, cm

Efecto barrera20°C, 95%, 30 d 40°C, 95%, 65 dPedro Castro‐Borges

Efecto barrera, ,

20°C, 95%, 110 d 40°C, 95%, 109 d


b) El valor de icorr, (icorr último punto)

100

Último punto

0 0010.010.1

110

orr (µA/cm

2 )

0.000010.00010.001

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66

ico 0.70- 3d

Tiempo (meses)

100

Último punto

0 11

10100

r(µA/cm

2 )

0.0010.010.1

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66

icorr

0.46-3dc

Pedro Castro‐Borges Tiempo (meses)


b) El valor de icorr, (icorr media)

1 0 0 0

0 . 1

1 0

rr ( µ

A/c

m2 )

0 . 0 0 0 0 1

0 . 0 0 1

0 6 1 2 1 8 2 4 3 0 3 6 4 2 4 8 5 4 6 0 6 6

icor

ic o r r m e d ia ( Á r e a b a jo la c u r v a )

T ie m p o ( m e s e s )

0 11

1 01 0 0

µA

/cm

2 )

0 . 0 0 10 . 0 1

0 . 1

0 6 1 2 1 8 2 4 3 0 3 6 4 2 4 8 5 4 6 0 6 6

icor

r (µ

0 . 4 6 - 3 d cic o r r m e d ia ( Á r e a b a jo la c u r v a )

Pedro Castro‐Borges 0 6 1 2 1 8 2 4 3 0 3 6 4 2 4 8 5 4 6 0 6 6

T ie m p o ( m e s e s )

Criterios para obtener el umbral de clorurosLos efectos de usar diferentes criterios

El uso de uno u otro criterio para la despasivación podría causar pequeñaspero significativas diferencias en el umbral obtenido. Por eso, es importantepero significativas diferencias en el umbral obtenido. Por eso, es importanteque al momento de comparar resultados entre varios autores se tenga encuenta que las diferencias encontradas pudiesen estar influenciadas porestos factores.


Resultados de la literatura

(24)(24)

Concretos(10), (12)

(11)(10), (12)

( )(10), (12)

(24)(17)

Morteros

(1)(7)

(14)(14)

0 2 4 6 8

Soluciones(2)(1)

0 2 4 6 8

Relación Cl/OHPedro Castro‐Borges Umbrales encontrados por varios autores en solución, mortero o concreto

Resultados de la literatural i l


Condiciones Referencia Medio

Valores o intervalos Método para

detectar despasivación

Cloruro libre

Cloruro total Cl/OH

(%ppc) (%ppc)/

Solución Haussmann

Cambio en el potencial de

simulando concreto

Haussmann (1)

Solución 0.60potencial de

corrosión, inspección visual

Solución simulando Gouda (2) Solución 0.35

Polarización anódica, cambio en

el potencial de concreto corrosión y

observación visual

Acero en solución de NaCl,

probando i bl G ñi t l (7) S l ió 0 25 0 8

Promedio de la l id d dPedro Castro‐Borges variables como

resistividad, fuerza iónica y

pH

Goñi et al (7) Solución 0.25 ‐ 0.8 velocidad de corrosión

Resultados de la literaturaResultados de la literatura



detectar d i ió

Cloruro Cloruro despasivaciónlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

Suspensiones de OPC 2 42 PolarizaciónSuspensiones de mortero

Gouda (16)OPC

BFSC

2.42

1.21Polarización

anódica

Cementos con M t 2 5 6 0Cementos con bajos y altos

cintenidos de álcalis

Pettersson (10, 12, 24)

Morteros

80% H.R.

100% H:R:

0.6 ‐ 1.8

0.5 –1.7

2.5 – 6.0

1.7 – 2.6

1.7 – 2.6

Velocidad de corrosión

OPC Británico y Portland BFSC

Andrade y OPC 0.15 – 0.69 Velocidad dePedro Castro‐Borges Español (cloruros

adicionados en la mezcla)

Andrade y Page (14) BFSC 0.12 – 0.44






Cloruro lib

Cloruro t t l Cl/OH despasivaciónlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

OPC Danés, Austriaco y

Sueco (morteros expuestos a

cloruros

Hansson (15)100% H.R.

50% H.R.0.6 – 1.4

Incremento de la corriente durante

la prueba potenciostáticacloruros

externos)potenciostática

Losas de concreto

almacenadas en agua de mar al

10% d Cl


Concreto 1.8 – 2.9Velocidad de

corrosión

10% de Cl

Concreto tid L b t t V l id d dPedro Castro‐Borges sometido a

contaminacón de cloruros externa

Lambert et al. (11)

Concreto 3.00Velocidad de

corrosión





Cloruro lib

Cloruro l Cl/OH despasivaciónlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

Concreto OPC 3.04mezclado con

cloruros

Barras sin

Gouda (16) BFSC 1.01Polarización

anódicaGouda (16) OPC 0 60limpieza previaGouda (16) OPC 0.60

Cloruros ConcretoCloruros adicionados a la

mezcla

Concreto

Asumiendo un valor para el

b l d l lMed. Res.

Alta Res.

Alta Res. y Sup

Kayyali (25) MS

HS

HSS

1.15

0.85

0.80

umbral de la rel. Cl/OH de 0.6, para

el cálculo de los cloruros libresPedro Castro‐Borges Alta Res., Sup y

Ceniza volante HSSFA 0.45

cloruros libres





Cloruro libre

Cloruro total Cl/OH

(%ppc) (%ppc)

Concretos con diferentes Asumiendo undiferentes

contenidos de C3A

C3A = 2.43 %

Hussain et al. (26)

Concreto0.14 0.35

Asumiendo un valor para el umbral de la

relación Cl/OH de C3A = 7.59 %

C3A = 14.00 %

0.17

0.22

0.62

1.000.3

CConcreto adicionado con

cloruros y expuesto

Schiessel y Breit (13)

OPC

BFSC

0.5 – 1

1 – 1.5Corriente de macroceldasexpuesto

externamente a cloruros

Breit (13)FA 1 – 1.5

macroceldas

Prismas de Pedro Castro‐Borges

Prismas deconcreto en exposición

marina

Thomas et al. (8)

Concreto 0.50Observación visual

Pérdida de masa

Resultados de la literaturaValores o intervalos





Cloruro libre

(%ppc)

Cloruro total (%ppc)

Cl/OH(%ppc)

Prismas de concreto

reforzado conreforzado con diferentes

contenidos de ceniza volante en

i ióM. Thomas

C t Pé did dexposición marina

0%

15%

(27)Concreto

0.70

0 65

Pérdida de masa

15%

30%

50%

0.65

0.50

0.20

Losas de concreto

adicionadas con cloruros en Hope Ip (9) OPC

0.097

a

Vel. de corrosión, inspección visual,

metPedro Castro‐Borges

cloruros en varias

condiciones de exposición

Hope, Ip (9) OPC a

0.19

met. Gravimétricos y pérdida de masa

El umbral obtenido de pruebas aceleradas ‐Resultados de la literatura.

10

1

0.1r (µA

/cm

2 )

0.01

icor

r

a/c = 0.76a/c = 0.70a/c = 0 53

0.001

a/c 0.53a/c = 0.50a/c = 0.46

1 10 100Tiempo (meses)

Pedro Castro‐Borges Velocidad de corrosión vs tiempo en exposición marina. Concretos con 7 días de curado

El umbral obtenido de pruebas aceleradas ‐Resultados de la literatura.

10

1

0.1

r (µA

/cm

2 )

0.01

icor

r

a/c = 0.76a/c = 0.70a/c = 0.53/ 0 50

0.0011 10 100

a/c = 0.50a/c = 0.46

Velocidad de corrosión vs tiempo en cámara salina. Concretos con 7 días de curado

1 10 100Tiempo (días)


R lt d d l lit tEl umbral obtenido de pruebas aceleradas

‐Resultados de la literatura.24

a/c = 0.76

‐Resultados de la literatura.

20

alin

a)

a/c = 0.70a/c = 0.53a/c = 0.50a/c = 0.46

R=0.95

R 0 98

12

16en

cám

ara

sa R=0.98

R=0.92

8

empo

(día

s e

4

Tie

R=0.98R=0.96

C d i t ti d i ió l i il d i

00 4 8 12 16 20 24

Tiempo (meses en ambiente marino)

Pedro Castro‐Borges Correspondencia entre tiempos de exposición para valores similares de icorr

El umbral obtenido de pruebas aceleradas

Ventajas y desventajas de las pruebas aceleradasV t j

p

Ventajas

• Las pruebas aceleradas establecen correctamente una identificaciónl dif lid d d l i lentre las diferentes calidades de los materiales.

• Con algunas excepciones, hay una clara correlación entre lasb l d l i i l dpruebas aceleradas y las exposiciones en el campo y se pueden

modelar mediante ecuaciones matemáticas bien definidas.

jDesventajas

• El mecanismo de degradación puede ser afectado por la naturalezag p pde la prueba. En este caso debe hacerse una interpretacióncuidadosa de los datos para predecir el comportamiento enexposición natural.


exposición natural.

Resultados obtenidos en MéxicoCaracterísticas de los materiales

Cemento Portland Ordinario CPO tipo 1Propiedades químicas (%)

Propiedades físicas

SiO2 21.30Al2O3 4.67

(%) por peso

Sup. Específ.Método Blaine 3532.00

2800 cm3/g. Mín.

p

Fe2O3 4.19CaO 64.98K2O 0.16 3.5% máx.SO 2 62

U.S. 200 97.85U.S. 325 88.63Inicial 133.00 0.45 hsFi l 165 00 8 00 h

Fineza

Fraguado Vi tSO3 2.62

CaO 1.48MgO 0.83 5.0% máx.C3S 52.00

Final 165.00 8.00 hsFraguado Falso % Penetración 69.00 50.00% mín

Auto Clave % Expansión 0 00 0 8% máx

Vicat

C3S 52.00C2S 22.00C3A 5.00C4AF 13.00

Auto Clave % Expansión 0.00 0.8% máx24 hs. 83.003 días 203.007 días 255.00 200 kg/cm2

Resistecia a la compresión

130 kg/cm2

4

Ignición 1.50 3.0% máx.Sólidos insolubles 0.47 0.75% máx.

7 días 255.00 200 kg/cmcompresión



Arena obtenida de la trituración de piedra calizaResultados del análisisCurva granulométrica de la arena

2.31Módulo de fineza% de material que pasa la malla # 200

3

480

90

100

4.81279 kg/m3

Contenido de materia orgánica Despreciable

% de absorciónPeso volumétrico seco suelto

Peso específico 2540 kg/m3

60

70

80

asa

Contenido de materia orgánica Despreciable

30

40

50

% q

ue p

a

10

20

30

048163050100

Malla No.



Grava obtenida de la trituración de piedra calizaResultados del análisisCurva granulométrica de la grava

3/8"Tamaño máximo% de material que pasa la malla # 200 2

80

90

100

7.31090 kg/m3

% de absorciónPeso volumétrico seco suelto

Peso específico seco 2280 kg/m3

60

70

80

asa

1200 kg/m3

35%

Peso volumétrico varillado seco

Desgaste en la máquina de los angeles30

40

50

% q

ue p

a

10

20

30

01" 3/4" 1/2" 3/8" No. 4 No. 8

Malla No.



Agua de la mezcla y acero de refuerzoResultado del análisis

Agua de la mezcla• Agua potable de la red local Elemento %

Resultado del análisis del acero

• Adición de un 2% de cal en el curado

Elemento %Fe 97.821C 0.400M 0 970

Acero corrugado grado 42 laminado en caliente (NOM B6‐

Mn 0.970S 0.035P 0.014laminado en caliente (NOM_B6

1993 y DGN‐B‐434‐1969) Si 0.150Cr 0.100Ni 0 080Ni 0.080Cu 0.370Sn 0.030

Pedro Castro‐Borges Mo 0.030

Resultados obtenidos en MéxicoCaracterísticas del concreto

Tiempo de Contenido de Contenido de Relación Contenido de Contenido de Peso vol Rev (cm)

Dosificación, revenimiento y peso volumétrico de las mezclas

Tiempo de curado (días)

Contenido de agua (kg/m3)

Contenido de cemento (kg/m3)

Relación a/c

Contenido de arena (kg/m3)

Contenido de grava (kg/m3)

Peso vol. Concreto (kg/m3)

Rev. (cm)

1 2186 20.03 2186 16.07 2190 14 0

7545580.46533245.37 2190 14.01 2158 18.03 2201 15.07 2144 18.0

7545970.53463245.67 2144 18.01 2150 16.03 2130 17.07 2130 18.0

7546370.59402236.9

1 2101 17.53 2087 19.07 2073 18.01 2101 13 5

7546450.70241.9 346

Pedro Castro‐Borges 1 2101 13.53 2059 12.07 2045 16.0

7100.76 665222.4 293

Resultados obtenidos en MéxicoCaracterísticas del concreto

Electrodo de trabajo(Barra corrugada # 3)

Cable de cobre para hacercontacto eléctrico con el ER

15Barra de titanio activadoactuando como electrodo de 15referencia (RE)

Sello epóxico

Sello de pintura epóxicapara restrigir el área deconcreto permeable a Cl- yCO2

P. Castro, A. Sagüés, E.I. Moreno, L. Maldonado, J. Genescá, “Characterization of activatedtitanium solid reference electrodes for corrosiontesting of steel in concrete”, Corrosion Journal, Vol. 52, No. 8, 1996 10

Sello de pintura epóxicapara proteger el acero de lacorrosion en hendiduras,aereación diferencial,sangrado o segregación


Vol. 52, No. 8, 1996 10 mm75

g g g

MetodologíaAb dAbrazadera

Banda plástica

aisladora

CECE

ER ET

Barra rígida sujetadoraBarra rígida sujetadoraM. Pech, A. Sagüés, P. Castro, “Influence of counter electrodepositioning on the solution resistance in impedance measurementsof reinforced concrete”, Corrosion Journal, Vol. 54, No. 8, 1997, pp. 663‐667.


P.Castro, L. Maldonado, “Initial efforts to evaluate the corrosion problems in the infrastructure ofMexican Souteasth coastal zones”, en innovative ideas for controlling the decaying infrastructure,Ed. V. Chaker, NACE International, 1995, pp. 119‐136.


Golfo de México

Edif. 1, 2 y 5Edif. 6, 7 y 8 11

Edif. 3 y 4

Edif. 9 y 10

11

12780 m

Edif. 9 y 10

13

CiénagaCiénaga

Puerto de abrigo


Tipos de mediciones y frecuenciaTipos de mediciones y frecuencia

Mediciones realizadas: Frecuencia:Mediciones realizadas: Frecuencia:• Potencial de corrosión (Ecorr), Cada tres meses

• Resistividad del concreto (ρ), Cada tres mesesResistividad del concreto (ρ), Cada tres meses

• Velocidad de corrosión (icorr), Cada tres meses

• Concentración de cloruros, Cada seis meses,

• Profundidad de carbonatación, Cada seis meses


Medición de parámetros electroquímicos (criterios)

Potencial de corrosión (Ecorr), (ASTM C876‐91)

Potencial (mV vs CSE) CondiciónEcorr >‐200 Menos del 10% de probabilidad de corrosión200>Ecorr> 350 Corrosión incierta‐200>Ecorr>‐350 Corrosión inciertaEcorr<‐350 Más del 90% de probabilidad decorrosiónResistividad del concreto, (ASTM G57‐78)Resistividad (W‐cm) Grado de severidad

< 1000 Severo1000 ‐ 10,000 Discreto10,000 ‐ 100,000 Escaso> 100 000 Nulo

Pedro Castro‐Borges > 100,000 Nulo

Medición de parámetros electroquímicos (criterios) Velocidad de corrosión (icorr), (Manual de la red DURAR)

Icorr (µA/cm2) Nivel de corrosión

< 0 1 Despreciable< 0.1 Despreciable

0.1 – 0.5 Moderado

0.5 ‐ 1 Elevado

> 1 Muy elevado


Cloruros (extracción y determinación)

‐Espécimen de concreto simple de 7.5 x 15 cm.

‐Análisis de cloruros a los tiempos de exposición:

‐ 0 meses‐ 7 meses‐13 meses‐24 meses‐45 meses


Resultados obtenidos en México

10010

100m

2 )

0.11

(µA

/cm

0.0010.01

orr m

ed

0.00010 15 30 45 60

ico

Tiempo (meses)

i i ili d d l / 0 6 0 d l Pedro Castro‐Borges icorrmed vs tiempo, cilindro de rel. a/c = 0.76 a 50 m del mar


Log icorr = -0 41 + 1 59 Log (% de Cl)10

Log icorr 0.41 + 1.59 Log (% de Cl)R = 0.94

1cm

2 )

0.1

med

(µA

/c

0.01icor

r m

0.0010.001 0.01 0.1 1 10

Concentración de Cl (% por peso de cemento)

Pedro Castro‐Borges icorrmed vs contenido de Cl, cilindros de rel. a/c = 0.76 a 50 m del mar


3 00

3.500 meses7 meses

2.50

3.00

loru

ros

emen

to) 13 meses

24 meses45 meses

1.50

2.00

trac

ión

ces

o de

ce

1.00

Con

cent

(% p

or p

e

0.00

0.50

(

i t id d Cl ili d d l / 0 50 50 d l

0 5 10 15 20 25 30 35Profundidad de penetración (mm)

Pedro Castro‐Borges icorrmed vs contenido de Cl, cilindros de rel. a/c = 0.50 a 50 m del mar


Distancia Rel. a/c Ecuación R

0.46 Logimed = ‐1.03 + 1.11 Log (% de Cl) 0.65

50 m

0.50 Logimed = ‐1.28 + 0.91 Log (% de Cl) 0.76

0 53 Logi d = ‐1 09 + 1 84 Log (% de Cl) 0 770.53 Logimed 1.09 + 1.84 Log (% de Cl) 0.77

0.70 Logimed = ‐0.54 + 1.67 Log (% de Cl) 0.91

0.76 Logimed = ‐0.41 + 1.59 Log (% de Cl) 0.94

E ió fi i t d ió ( R ) l l l b l d l D t d iEcuación y coeficiente de regresión ( R ) para calcular el umbral de cloruros. Datos usando imed



Rango del umbral de cloruros Promedio del umbral deRel. a/c

Rango del umbral de cloruros usando icorrmed

(% por peso de cemento)

Promedio del umbral de cloruros usando icorrmed

(% por peso de cemento)

0.46 1.06 – 1.98 1.52

0.50 2.00 – 4.26 3.13

0.53 1.12 – 1.63 1.37

0.70 0.52 – 0.80 0.66

0.76 0.43 – 0.66 0.54

Rangos y promedios del umbral de cloruros para cilindros expuestos a 50 m del mar.


Resultados obtenidos por otros autores

Ecuaciones para morteros y soluciones

C di ió ióCondición Ecuación

Cloruro total (%)

Logimed = ‐1.07 + 0.76 Log (% de Cl)(%)

g med g ( )

Cloruro libre (%) Logimed = ‐0.74 + 0.64 Log (% de Cl)med

Cl‐/OH‐ Logimed = ‐1.04 + 0.57 Log (Cl‐/OH‐)

(Solución del poro) Logimed = ‐0.84 + 0.90 Log (Cl‐/OH‐)*

*Soluciones y morterosAlonso C., Andrade C., Castellote M., Castro P., “Chloride threshold values todespassivate reinforcing bars embedded in standardized OPC mortar” , Cementand Concrete Research, vol. 30, # 7, pp. 1047‐1055, 2000.


Resultados obtenidos por otros autores

Umbrales para morteros y soluciones

Condición UmbralCondición Umbral

Cloruro total (%ppc)

1.24 – 3.08(%ppc)

Cloruro libre (%ppc)

0.39 – 1.16(%ppc)

Cl‐/OH‐

(S l ió d l1.17 – 3.98

(Solución del poro) 0.66 – 1.45*

*Soluciones y morterosAlonso C., Andrade C., Castellote M., Castro P., “Chloride threshold values todespassivate reinforcing bars embedded in standardized OPC mortar” , Cement

Pedro Castro‐Borges and Concrete Research, vol. 30, # 7, pp. 1047‐1055, 2000.

Discusión

Durante la exposición el concreto es expuesto a temperaturas que varían entre 23 ºC y 32 ºC

E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N DE F M A M J J A S O N D

351993 1994 1995 1996 1997

25

30

ra (º

C)

20

25

mpe

ratu

r

s

y

15

Tem

45 m

eses

24 m

eses

13 m

eses

7 m

eses

posi

ción

10

27

Exp


Discusión

Durante la exposición el concreto es expuesto a humedades relativas que varían entre 48% y 94%.

90

100E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N DeF M A M J J A S O N D E F M A M J J A S O N D

1993 1994 1995 1996 1997

80

90

va (%

)

70

ad R

elat

iv

60

Hum

eda

ión

eses

eses

mes

es

es

40

50

Expo

sic

7 m

e

13 m

24 m

45 m

ese


Discusión

Resistividad media (KΩ – cm)

‐ Concretos más densos menor resistividad interna.

Rel. a/c

Resistividad media (KΩ cm)24 meses de exposición

50 m # de pruebas50 m # de pruebas

0.46 30.56 6

0 50 33 46 60.50 33.46 6

0.53 34.54 6

0.70 42.79 6

0.76 43.37 6

Resistividad media 50 m del marPedro Castro‐Borges

Discusión

‐Excepciones en las tendencias.

‐La única excepción la constituyó la relación a/c de 0.46. Esto se atribuye a que elanálisis granulométrico mostró un exceso de finos. Así que hubo la posibilidad de que

t l ió / d d t l lt t áesta relación a/c no se curara adecuadamente por lo que resultara un concreto máspermeable que la de 0.50.


Discusión




Cloruro libre

Cloruro total Cl/OHlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

SoluciónCambio en el

i l dSolución

simulando concreto

Haussmann (1)

Solución 0.60potencial de

corrosión, inspección visual

Solución simulando Gouda (2) Solución 0.35

Polarización anódica, cambio en

el potencial de concreto corrosión y

observación visual

Acero en solución de NaCl,

probando i bl G ñi l (7) S l ió 0 25 0 8

Promedio de la l id d dPedro Castro‐Borges variables como

resistividad, fuerza iónica y

pH

Goñi et al (7) Solución 0.25 ‐ 0.8 velocidad de corrosión

Discusión




Cloruro libre

Cloruro total Cl/OHlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

Suspensiones de Gouda (16)

OPC 2.42 Polarización mortero

Gouda (16)BFSC 1.21 anódica

Cementos con Morteros 2 5 – 6 0bajos y altos

cintenidos de álcalis


Morteros

80% H.R.

100% H:R:

0.6 ‐ 1.8

0.5 –1.7

2.5 6.0

1.7 – 2.6

1.7 – 2.6


OPC Británico y Portland BFSC

Andrade y OPC 0.15 – 0.69 Velocidad dePedro Castro‐Borges Español (cloruros

adicionados en la mezcla)

Andrade y Page (14) BFSC 0.12 – 0.44


Discusión

l i l




Cloruro libre

Cloruro total Cl/OH

(%ppc) (%ppc)/

OPC Danés, Austriaco y Incremento de laAustriaco y

Sueco (morteros expuestos a

cloruros

Hansson (15)100% H.R.

50% H.R.0.6 – 1.4

Incremento de la corriente durante

la prueba potenciostática

externos)

Losas de concretoconcreto

almacenadas en agua de mar al

10% de Cl

Pettersson(10, 12, 24)

Concreto 1.8 – 2.9Velocidad de

corrosión

Concreto sometido a

ó dLambert et

l ( )Concreto 3.00

Velocidad de óPedro Castro‐Borges contaminacón de

cloruros externaal. (11)

Concreto 3.00corrosión

Discusión




Cloruro lib

Cloruro t t l Cl/OH despasivaciónlibre

(%ppc)total

(%ppc)Cl/OH

Concreto mezclado con

OPC 3.04mezclado con

cloruros

Barras sin limpieza previa

Gouda (16) BFSC 1.01 Polarización anódica

Gouda (16) OPC 0.60p p

Cloruros adicionados a la

mezcla

Concreto

Asumiendo unmezcla

Concreto

Med. Res.

Alta ResKayyali (25) MS

HS

1.15

0 85

Asumiendo un valor para el

umbral de la rel. Cl/OH de 0.6, para

Alta Res.

Alta Res. y Sup

Alta Res., Sup y Ceniza volante

HS

HSS

HSSFA

0.85

0.80

0 45

el cálculo de los cloruros libres

Pedro Castro‐Borges Ceniza volante HSSFA 0.45

DiscusiónValores o intervalos

Mé dCondiciones Referencia Medio

Método para detectar

despasivación

Cloruro libre

(%ppc)

Cloruro total

(%ppc)Cl/OH

Concretos con diferentes

contenidos deAsumiendo un

contenidos de C3A

C3A = 2.43 %

C A = 7 59 %

Hussain et al. (26)

Concreto0.14

0.17

0.35

0.62

valor para el umbral de la

relación Cl/OH de 0.3C3A = 7.59 %

C3A = 14.00 % 0.22 1.00de 0.3

Concreto adicionado con

cloruros y expuesto

t t

Schiessel y Breit (13)

OPC

BFSC

FA

0.5 – 1

1 – 1.5

1 – 1 5

Corriente de macroceldas

externamente a cloruros

FA 1 1.5

Prismas de concreto en Thomas et

Observación Pedro Castro‐Borges

concreto en exposición

marina

Thomas et al. (8)

Concreto 0.50 visual

Pérdida de masa

DiscusiónValores o intervalos

Método paraCondiciones Referencia Medio

Método para detectar

despasivación

Cloruro libre

(%ppc)

Cloruro total

(%ppc)Cl/OH

Prismas de concreto

reforzado con diferentesdiferentes

contenidos de ceniza volante en exposición

M. Thomas (27)

Concreto Pérdida de masamarina

0%

15%

(27)

0.70

0.6530%

50%0.50

0.20

Losas de V l d

concreto adicionadas con

cloruros en i

Hope, Ip (9) OPC

0.097

a

Vel. de corrosión,

inspección visual, met.

Pedro Castro‐Borges varias condiciones de

exposición

0.19 Gravimétricos y pérdida de masa

Conclusiones

El b l d l bi i l i d d i d l‐El umbral de cloruro en ambiente tropical marino muestra dependencia de lacalidad del concreto.

Este umbral fluctuó entre 0 54 y 3 13 % por peso de cemento para relaciones a/c‐ Este umbral fluctuó entre 0.54 y 3.13 % por peso de cemento para relaciones a/centre 0.76 y 0.46.

En frente del mar a 50 m de la orilla de la playa a mayor relación a/c menor umbral‐En frente del mar a 50 m de la orilla de la playa, a mayor relación a/c menor umbralde cloruros para producir corrosión.


Conclusiones

L b l b id dif l lib l l‐ Los umbrales obtenidos por diferentes autores para cloruros libres, cloruros totalesy relación Cl‐/OH‐ siguen el mismo tipo de ecuación:

Log i a + b Log (% de Cl)Log imed = a + b Log (% de Cl)



Corte mecánico de unarodaja de 5 mm derodaja de 5 mm deespesor

Profundidades marcadas en larodaja (de la superficie hacia

Pedro Castro‐Borges rodaja (de la superficie haciaadentro): 2, 7, 12, 17, 22,27 y 32mm


Se barrena cada profundidadSe barrena cada profundidaden las zonas donde haypasta, tratando de nobarrenar el agregadobarrenar el agregado

Se separa cada muestra en unrecipiente numerado

Pedro Castro‐Borges recipiente numerado.


Trituración manual hastaTrituración manual hastareducir las partículas deconcreto a un tamaño de297 micras (malla # 50 )297 micras (malla # 50 )

Se separa cada muestra en unrecipiente numerado

Pedro Castro‐Borges recipiente numerado.


S l l tSe colocan las muestras enel horno durante una hora a100 ºC

Se deja enfriar durante 15 minutosPedro Castro‐Borges

Se deja enfriar durante 15 minutosen un desecador


Se pesan 2.4 g en una balanzaanalítica

Se agita cada una de las muestrasPedro Castro‐Borges con 100 ml de ácido nítrico 0.6 M

durante 15 minutos


Se afora la muestra a 120 ml conácido nítrico 0.6 M en una probetagraduada

Se deja sedimentar la muestra durante una Pedro Castro‐Borges

jhora


Se filtra la muestra con papel deporosidad mediap

Se divide la muestra filtrada en 2, Pedro Castro‐Borges cada una de 50 ml


Determinación de la pendiente:

Se le adiciona 1 ml de nitrato de sodio (NaNO3 ) 5 M, para romper la tensión superficial de la soluciónsuperficial de la solución

S t t dSe toma una muestra de aguadestilada para obtener la pendientede acuerdo al siguienteprocedimiento:

Pedro Castro‐Borges procedimiento:


Primera parte: Determinación de la pendiente (S) de los electrodos.

1.‐ Tomar una muestra de agua destilada de 50 ml.

2.‐ Adicionar 1 ml de Nitrato de Sodio 5M (para romper la tensión superficial).

3 A i l b l d i ió l id d i d i l3.‐ Agitar la muestra sobre placa de agitación a velocidad constante, introducir loselectrodos en la solución. Cuando se estabilice el potencial adicionar 1 ml de cloruro desodio 1 M (NaCl).



4.‐ Sin suspender la agitación esperar un minuto (hasta que la lectura del potencial seaestable), y tomar la lectura de potencial (S1).

5 D é di i 10 l d l d S di 1M ( i d l i ió )5.‐ Después adicionar 10 ml de cloruro de Sodio 1M (sin suspender la agitación) esperarpor un minuto más (hasta que la lectura del potencial sea estable), tomar la lectura delpotencial (S2).

El valor de la pendiente se obtiene de :

S = S1 ‐ S2

(este valor debe estar en el rango de 54‐60 mV)

Nota: en caso de no obtener valores dentro del rango hay que repetir con un nuevo blanco



Determinación del blancoPedro Castro‐Borges


Segunda parte : Valoración de las muestras.

1. Tomar 2 muestras de 50 ml c/u .

2. Adicionar 1 ml de Nitrato de sodio 5 M. (para romper la tensión superficial).

3. Agitar a velocidad constante en una placa de agitación, introducir los electrodos en lasolución , poner el botón del conductimetro en mV y cuando el potencial se estabilice(después de 1 minuto) tomar la lectura del potencial (E1).

4 Adicionar 5 ml de solución estándar (Cloruro de Sodio 0 01M*) sin detener la4. Adicionar 5 ml de solución estándar (Cloruro de Sodio 0.01M ), sin detener laagitación, y tomar la lectura cuando el pontencial sea estable (E2).



La molaridad del estándar dependerá de la concentración de la muestra.

Para saber si se esta empleando la solución estándar adecuada tomar los siguientesi icriterios:

a) El estándar es correcto si la diferencia de potencial (E1‐E2) está en el rango de 6‐60 mV.

b) Si la diferencia de potencial (E1 E2) de las muestras es mayor de 60 mV el estándarb) Si la diferencia de potencial (E1‐E2) de las muestras es mayor de 60 mV , el estándardebe ser más diluido (por ejemplo de 0.01 M a 0.001 M) .

c) Si la diferencia de potencial (E1‐E2) de las muestra es menor de 5 mV, el estándardebe ser más concentrado (por ejemplo 0.01 M a 1 M)



Determinación de la muestra

Determinación de la muestra


La concentración de cloruros en la muestra se obtiene:

Cmuestra = Q x Cestándar.

Donde:

Cmuestra = Concentración de la muestra

Cestándar = Concentración del estándar.

Q = Depende del volumen y el cambio de potencial.



pQ

pES

=( ) *1 10 1p S+ −( ) *1 10 1

donde :

E = E1 – E2.

S = pendiente del electrodo.

P = volumen del estándar entre el volumen de la muestra (5ml/50ml).



Los resultados se expresan en %Cl en concreto.

%Cl = mg Cl x 100 / peso de la muestra

%Cl = ppm Cl /200.


pedro castro borges - imcyc.com umbral de cl.pdf · el umbral de cloruros para despasivar el acero...

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