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El acero de refuerzo no se oxidará en el concreto debido a la alta alcalinidad de la pasta de cemento (pH hasta de 13), pero si por alguna razón se reduce la alcalinidad del concreto aproximadamente a valores de pH cercanos a 9, es probable que se presente corrosión en el acero.
Crédito: Cortesía Miguel Ángel García Mulford.
Corrosión en los metales
De acuerdo con el medio ambiente en que se encuentren los metales, se pueden dar dos tipos de corrosión: la corrosión química y la corrosión electroquímica. La corrosión química ocurre por el ataque de sistemas no electrolíticos como gases y vapores a temperaturas que impiden su condensación sobre la superficie metálica, así como por líquidos no conductores de la corriente eléctrica. La corrosión electroquímica es una reacción química que ocurre en un medio acuoso y en el que hay transferencia de electrones y/o iones.
El proceso de corrosión puede darse en dos procesos individuales: el proceso anódico y el proceso catódico. El proceso anódico (donde ocurre la oxidación del hierro) es cuando se presenta la disolución del acero. En el proceso catódico, los electrones en exceso presentes en el acero se combinan en el cátodo con el agua y el oxígeno para formar iones oxidrilo, los cuales se combinan con los iones de hierro y forman óxido.
Los efectos de la corrosión se manifiestan de cinco formas diferentes que pueden ser o no simultáneas: expansión del acero de refuerzo, fisuración interna del concreto, disminución de la capacidad mecánica del concreto, baja adherencia entre el concreto y el acero de refuerzo y reducción de la sección transversal del acero de refuerzo, decreciendo su capacidad mecánica.
Factores que inciden en la corrosión del acero de refuerzo
La corrosión del acero de refuerzo en las estructuras se da por la destrucción de la capa pasivadora que se forma naturalmente sobre el acero embebido dentro del concreto. Este fenómeno se debe a la alcalinidad del concreto cuando reacciona con sustancias ácidas o la presencia de una cantidad suficiente de cloruros. Sin embargo, uno de los factores que mayor incidencia tiene para que se presente corrosión es la permeabilidad del recubrimiento, influenciado por procesos de difusión, que generan carbonatación, reducen el pH del concreto y/o también aceleran la corrosión del acero de refuerzo.
Son especialmente sensibles a la corrosión aquellas zonas sometidas a ciclos de humedecimiento y secado. Varios estudios han demostrado que cuando la relación agua/material cementante excede 0,6, la hermeticidad se disminuye y la permeabilidad a los fluidos e iones aumenta considerablemente debido al incremento en la porosidad capilar. La permeabilidad de la capa superficial del concreto puede afectarse a causa de un curado insuficiente con secado prematuro de la superficie del concreto. Por esto, las medidas de curadodeben iniciar inmediatamente después de que se haya presentado el fraguado final y no deben ser interrumpidas durante mínimo siete días.
Crédito: Cortesía Miguel Ángel García Mulford.
Espesor del recubrimiento, despasivación en el área de fisuras y penetración de cloruros
El recubrimiento mínimo para proteger las armaduras de refuerzo debe ser 35 mm. En cuanto a la despasivación en el área de fisuras, aquellas que siguen un patrón transversal a la armadura, son mucho menos perjudiciales que aquellas que lo hacen de forma longitudinal, ya que en las primeras la corrosión queda confinada en una pequeña área superficial, mientras que en las segundas siempre habrá desprendimiento del recubrimiento. Los cloruros procedentes del agua de mar y /o sales de deshielo pueden acentuar la corrosión del acero de refuerzo aún si el pH del concreto está por encima de 9.
Corrosión electroquímica
El paso de corriente eléctrica directa a través del concreto o del refuerzo utilizado en él puede crear corrosión. Este tipo de corriente es producida frecuentemente por fugas de sistemas eléctricos o por no haber dispuesto de un medio permanente para conectar los sistemas eléctricos a tierra. La corrosión de los metales embebidos también puede ser causada por una corriente eléctrica generada dentro del mismo concreto, debido a que se pueden provocar diferencias de potencial eléctrico en diversos puntos, ocasionadas por los distintos contenidos de humedad, concentración de oxígeno, concentración de electrolitos o por contenido de metales diferentes.
Corrosión uniforme y corrosión localizada
La corrosión uniforme es el resultado de una pérdida generalizada de la capa pasivadora, como consecuencia de los fenómenos de carbonatación y/o la presencia excesiva de iones cloruro. También puede ser el resultado de la lixiviación de la pasta de cemento de un concreto, por la acción de aguas puras o ligeramente ácidas. La corrosión localizada actúa solamente en determinadas áreas de la superficie. Esto puede deberse al acceso discontinuo de oxígeno. También, si hay iones cloruro en el concreto, ellos mismos pueden acumularse en el intersticio que resulta entre el recubrimiento y el acero fomentando la corrosión localizada.
Corrosión por picaduras
Se presenta en forma de picaduras estrechas y profundas como consecuencia de una zona anódica que se corroe. Es un tipo de corrosión localizada, en la que la capa pasivadora se destruye por alguna heterogeneidad, como diferencias de composición del metal, corrosión bajo esfuerzo o el ingreso de iones cloruro.
Crédito: Cortesía Miguel Ángel García Mulford.
Corrosión galvánica
También conocida como corrosión bimetálica, ocurre cuando existen dos metales diferentes embebidos en el mismo medio electrolítico. Este tipo de corrosión también puede presentarse cuando las varillas que están más cercanas a la superficie empiezan a corroerse por acción de los cloruros, mientras que las internas permanecen pasivas; es decir, se forma una macro celda de corrosión.
Corrosión bajo esfuerzo
Es un fenómeno que suele suceder en el concreto preesforzado, donde se usan aceros de alta resistencia. La corrosión bajo esfuerzo se da cuando se conjugan dos factores fundamentales: los esfuerzos de tracción sobre el acero y un medio agresivo. Si el acero empleado es sensible a las fallas de naturaleza, los procesos anódicos muy localizados pueden llevar a la fisuración del acero debido a tensiones elevadas permanentes.
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