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Estudio comparativo de la corrosión del acero de refuerzo en el hormigón armado a partir
de técnicas electroquímicas y convencionales.
Reinforced steel corrosion comparative study in the reinforcing concrete through
conventional and electrochemical techniques.
Abel Castañeda1, Francisco Corvo2, Jesús González3.
1
Grupo de Protección de Materiales y Corrosión. Dirección de Química. Centro Nacional de
Investigaciones Científicas, Ave 25 y 158, Apartado Postal 6414, Ciudad de La Habana. Cuba
[email protected]
2
Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales. Universidad de la Habana.
Calle Zapata esquina G, Vedado, Plaza 10400, Ciudad de La Habana. Cuba
[email protected]
3
Grupo de Biomateriales. Dirección de Química. Centro Nacional de Investigaciones Científicas,
Ave 25 y 158, Apartado Postal 6414, Ciudad de La Habana. Cuba
[email protected]
Estudio comparativo de la corrosión del acero de refuerzo en el hormigón armado a partir
de técnicas electroquímicas y convencionales.
Reinforced steel corrosion comparative study in the reinforcing concrete through
conventional and electrochemical techniques.
Resumen
A partir de un análisis estadístico comparativo entre la velocidad de corrosión obtenida de seis
técnicas electroquímicas y una técnica convencional como la diferencia de espesor, se pudo
conocer cuáles de los factores, condición de exposición y relación agua/cemento del hormigón
armado, fue el que más influyó en la corrosión del acero de refuerzo en presencia de iones
cloruro, así como determinar que técnicas electroquímicas fueron las más representativas en la
caracterización del proceso de corrosión. Seis probetas de hormigón armado a tres relaciones
agua/cemento 0,4, 0,5, y 0,6 fueron sometidas a dos condiciones de exposición diferentes durante
un tiempo de 32 meses. Estas condiciones garantizaron la influencia directa de los iones cloruro
en las probetas, representativo de un elevado nivel de agresividad corrosiva. Este trabajo permitió
confirmar el comportamiento de los resultados obtenidos por vía electroquímica, utilizando una
técnica convencional directa de evaluación de la corrosión en el acero de refuerzo como la
diferencia de espesor y la observación visual de las probetas de hormigón armado, de acuerdo a
la tendencia de la velocidad de corrosión en función de la relación agua/cemento. Las técnicas
electroquímicas que presentaron menor diferencia en comparación con la medida directa de la
velocidad de corrosión, fueron la espectroscopía de impedancia electroquímica y el ruido
electroquímico en la frecuencia. Los valores de velocidad de corrosión obtenido de las técnicas
electroquímicas y la diferencia de espesor confirmaron que el factor que más influyó en la
corrosión del acero de refuerzo fue la relación agua/cemento.
Palabras clave: Técnicas electroquímica, velocidad de corrosión, relación agua/cemento, acero
de refuerzo, cloruros.
Abstract
Through a comparative statistical analysis between the corrosion rate obtained of six
electrochemical techniques and a conventional technique as the thickness difference could know
which of the factors, exposure condition and water/cement ratio of concrete, was the more
influenced in the corrosion of reinforcing steel in the presence of chloride ions, as well as to
determine the electrochemical techniques which were most representative in the characterization
of the corrosion process. Six concrete probes of three water/cement ratios 0, 4, 0, 5, and 0, 6 were
summited to two different exposure conditions for a period of 32 months. These conditions ensured
the direct influence of chloride ions in the probes, representative of a high level of corrosive
aggressiveness. This work permitted to confirm the results obtained behaviour electrochemically
using a conventional technique for evaluating direct corrosion in the reinforcing steel as the
thickness difference and visual observation of the reinforced concrete probes, according to the
trend of the corrosion rate depending to the water/cement ratio. The electrochemical techniques
which didn’t present difference compared with direct measurement of the corrosion rate were
electrochemical impedance spectroscopy and electrochemical noise at frequency. The corrosion
rate values obtained from electrochemical techniques and the difference in thickness confirmed
that the most influential factor in the corrosion of reinforcing steel was water/cement ratio.
Key words: electrochemical techniques, corrosion rate, water/cement ratio, reinforced concrete,
chlorides.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, existen disímiles técnicas electroquímicas que pueden ser aplicadas en la
medición de la velocidad de corrosión en el acero de refuerzo del hormigón armado, ya sea en
ensayos de laboratorio o en obras in situ.1, 2 Esta aplicación se debe a que el hormigón conduce
partículas cargadas en su interior producto de la solución presente en sus poros.3, 4
Las mediciones de la velocidad de corrosión en el acero de refuerzo a escala de laboratorio, se
realiza empleando probetas de hormigón armado o morteros, donde cada probeta pudiera
presentar dos o más refuerzos, actuando como los electrodos de trabajo o auxiliar.5 La
1
interpretación de estas técnicas se basa en las señales tomadas en la computadora acoplada al
equipo de medición correspondiente.
Estas técnicas se basan en la correlación existente entre la transferencia de cargas eléctricas, el
flujo de masa y la densidad de corriente, es decir, la ley de Faraday.6 Todas presentan un
basamento matemático diferente, permitiendo obtener la corriente de corrosión, tomada como la
velocidad de corrosión en mA/cm2 o µA/cm2.
Las ventajas que ofrecen las técnicas electroquímicas al medir la velocidad de corrosión se basan
en su enorme sensibilidad en las medidas de las densidades de corriente ya que se efectúan en
un área determinada del electrodo de trabajo. Son muy rápidas y pueden brindar información
diferenciada sobre las velocidades instantáneas de corrosión.1 Muchas veces, se puede seguir la
evolución del fenómeno en el tiempo con un número reducido de probetas y obtener las
informaciones experimentales necesarias y suficientes para llegar a conclusiones exactas y
precisas. Permiten además, determinar otras variables electroquímicas que posibilitan profundizar
en la caracterización de la corrosión en el acero de refuerzo del hormigón armado. Otra ventaja
fundamental se debe a que las técnicas electroquímicas son métodos no destructivos de medición
de la velocidad de corrosión.
Las limitaciones específicas que presentan estas técnicas se deben a la perturbación del sistema
estudiado producto a la polarización aplicada al sistema de medición, con excepción del análisis
del ruido electroquímico. Esta técnica no necesita de una perturbación para la obtención de la
velocidad de corrosión.
Los valores de velocidad de corrosión que se obtienen de las disímiles técnicas electroquímicas
son fiables si se aplican correctamente, pero no exactos.
Los métodos convencionales que se basan en la medición exacta de la velocidad de corrosión son
la diferencia de peso y espesor. Su gran desventaja es la obtención del resultado, es decir la
velocidad de corrosión al final de la investigación, ya que son métodos destructivos de medición.
Tampoco ofrecen una caracterización electroquímica del proceso de corrosión que se esté
investigando.
La confirmación de los resultados obtenidos por vía electroquímica, utilizando una técnica
convencional directa de evaluación de la corrosión como la diferencia de espesor y la observación
visual de las probetas, es uno de los resultados fundamentales que se presenta. Al comparar
varios métodos de medición se tiene una mejor caracterización y comparación del fenómeno de la
corrosión en el acero refuerzo bajo la influencia directa de los iones cloruro.7, 8
En este trabajo se realizó una comparación estadística entre los valores de velocidad de corrosión
obtenidos de seis técnicas electroquímicas y la diferencia de espesor de los aceros de refuerzo en
probetas de hormigón armado. Estas probetas de relación agua/cemento 0,4, 0,5, y 0,6 se
colocaron en dos condiciones de exposición de elevada agresividad corrosiva las cuales facilitan
la influencia directa de los iones cloruro. El análisis estadístico comparativo efectuado permitió
establecer los dos objetivos fundamentales que se persiguen.
El primer objetivo se basó en conocer cuáles de los factores, condición de exposición y relación
agua/cemento del hormigón armado, es el que más influye en la corrosión del acero de refuerzo
en presencia de iones cloruro.
El segundo objetivo consistió en determinar que técnicas electroquímicas son las más
representativas en la caracterización del proceso de corrosión.
Para confirmar el cumplimiento de ambos objetivos se tomó como referencia la medida directa de
la velocidad de corrosión a partir de la diferencia de espesor en los aceros de refuerzo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Elaboración de las probetas
Se dosificaron seis probetas de hormigón armado a tres relaciones agua/cemento (0,4, 0,5 y 0,6),
en forma de paralelepípedos con dos aceros de refuerzo de 12 mm de espesor inicial (diámetro),
separados a una distancia de 1 cm uno del otro.9 Para las mediciones electroquímicas se tomó un
área libre de 78,6 cm2. Mientras que se utilizó un espesor del recubrimiento de 2 cm de hormigón
sobre los refuerzos. Se dosificó un conjunto de dos probetas por cada relación agua / cemento. El
cemento utilizado para su elaboración fue P-350, además de un agregado grueso de 19 mm, así
como el agregado fino que se empleó fue arena natural de río. El tiempo de curado que tuvieron
las probetas fue de 28 días a inmersión total en agua.
2
Ambientes a que fueron sometidas las probetas
Tres probetas, una de cada relación agua/cemento (a/c), fueron sometidas a condiciones
atmosféricas a la intemperie, en una estación urbana de ensayo de baja contaminación. La
estación seleccionada se caracteriza porque posee baja velocidad de deposición de iones cloruro
y compuestos de azufre (Tabla 1), según las especificaciones de la norma ISO 9223.10 La
determinación de la velocidad de deposición de iones cloruro se baso en la metodología de la vela
húmeda.11 Para la determinación de la velocidad de deposición de compuestos de azufre en la
metodología de incineración de la filtrasita.12
Tabla 1. Caracterización de la atmósfera correspondiente a la estación de ensayo.
Tiempo de
exposición
11/10/00 -11/10/03
Tiempo de
humectación
(h/a)
Τ4 = 4576,5
Condiciones
ambientales
Humedad relativa
(%)
Temperatura
(oC)
Cloruros
(mg / m2 d)
Azufre
(mg / m2 d)
Media Máxima Mínima
77.74
102.5
36.78
23,85
34.33
12,28
3.24
5.18
1.31
25.2
36.0
5.18
Agresividad
Corrosiva
C3 media
El efecto de los iones cloruro sobre el acero de refuerzo consistió en la aplicación de una niebla
salina de cloruro de sodio al 3 % en forma de spray, durante seis días a la semana en horas de la
mañana durante un tiempo de 32 meses. Las probetas se colocaron acostadas sobre su lado
más largo. La velocidad de deposición de iones cloruro obtenida del spray salino, según
recomendaciones de la literatura especializada, fue de 850 mg/m2d lo que permite obtener una
agresividad corrosiva de salinidad extrema. 13
Las tres probetas restantes se sumergieron en la misma solución de cloruro de sodio (al 3 %) a
temperatura ambiente, simulando agua de mar, durante similar período de tiempo que las
expuestas a niebla salina.
Determinación de la velocidad de corrosión a partir de la técnicas electroquímica 1
Para la medición de la velocidad de corrosión se emplearon seis técnicas electroquímicas:
Curvas de polarización cíclicas (Cp) con un barrido de potencial de +100 a -700 mV con respecto
al potencial estacionario de corrosión, a una velocidad de barrido de 1 mV/s. Se cálculo la
velocidad de corrosión por el método de los interseptos de las rectas de Tafel.
Resistencia de Polarización (Rp) utilizando una polarización de ±10 mV con respecto al potencial
de corrosión.
Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) con una amplitud de la onda alterna de 10
mV al potencial de corrosión, con un barrido de frecuencia de 0,01-30 000 Hz.
Armónicos de corriente alterna a un valor de frecuencia 0,1 Hz, para una amplitud de la onda
alterna de 10 mV.
Análisis del ruido electroquímico en el dominio del tiempo (ENt) y la frecuencia (ENf). Para
obtener las señales del ruido electroquímico de potencial y corriente se tomaron 2048 puntos a
una velocidad de lectura de 0.5 segundos, determinando la velocidad de corrosión en el dominio
del tiempo y la frecuencia. La señal del ruido en el tiempo es transformada a la señal de
frecuencia a través de las transformadas de Fourier 14. Las mediciones del ruido electroquímico se
realizaron primero que las técnicas de corriente directa y alterna.
La velocidad de corrosión se determinó en ambos refuerzos al realizar 11 mediciones usando
tiempos de 1, 2, 3, 4, 6, 8, 22, 24, 25, 28, 32. De esta manera se obtuvieron seis valores
promedios de los once valores de velocidad de corrosión para cada refuerzo, para un total de 12
valores de velocidad de corrosión por cada probeta de hormigón armado.
Las mediciones fueron ejecutadas con un equipo Ingles (ACM Modelo Autofast DSP) conectado a
un ordenador. El electrodo de referencia utilizado fue el de calomel saturado (KCl / Hg2Cl2(s), Hg).
3
Se colocó una esponja fina con agua destilada entre el electrodo de referencia y la superficie de la
probeta para realizar las mediciones. El electrodo de trabajo fue uno de los aceros de refuerzo,
tomando el otro el papel de auxiliar, invirtiendo los electrodos después de 24 horas, es decir el de
trabajo sería el auxiliar y viceversa. Para el ruido electroquímico las dos barras constituyen
electrodos de trabajo, permitiendo realizar dos mediciones.
Medición de la velocidad de corrosión a partir de la diferencia de espesor
Las probetas de hormigón armado fueron destruidas antes de realizar las mediciones del espesor
final de los aceros de refuerzo. Posteriormente se le aplicó a cada refuerzo un tratamiento químico
para eliminar el producto de corrosión y con ello posibilitar la ejecución de las mediciones. Este
consistió en una inmersión en solución de H2SO4 (20 %), 2 mL de formaldehído, 0,5 g de tiourea
a temperatura ambiente en una campana de extracción15.
Se realizaron 11 mediciones del espesor final de cada acero de refuerzo, mediante el uso de un
micrómetro (0,1 µm de precisión), con una separación de 2 cm entre ellas. A partir de las
mediciones antes referidas se obtuvieron 11 valores de velocidad de corrosión por cada acero de
refuerzo determinando su valor promedio, el cual fue comparado estadísticamente con los valores
promedios de velocidad de corrosión obtenidos de las seis técnicas electroquímicas. Para cada
probeta se tienen 7 valores promedios de velocidad de corrosión por cada acero de refuerzo para
un total de 14 por cada probeta de hormigón armado. Esto permitió elaborar la matriz experimental
para realizar el análisis estadístico comparativo a partir del uso del programa DX-6 (Tabla 2). Este
programa permite conocer cuál o cuáles son los factores que más influyen en la variable de
estudio a partir de la realización de un diseño de experimento factorial nk, donde k sería el número
de factores y n los niveles cuantitativos.
El sistema de medición (software) permite obtener los valores de velocidad de corrosión en
mm/año a partir del uso de la ley de Faraday. Los valores medios de velocidad de corrosión
obtenido de los 14 valores promedios para cada refuerzo, fueron graficados para analizar su
comportamiento en función de la relación agua/cemento.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Comportamiento de la velocidad de corrosión
Al graficar el valor medio de la velocidad de corrosión de cada uno de los aceros de refuerzo en
función de la relación agua/cemento (Figuras 1 a) y b)), se confirman dos cuestiones
fundamentales. La primera, es que se aprecia como la velocidad de corrosión aumenta con el
incremento de la relación agua/cemento para todas las técnicas electroquímicas y la medida
directa en las dos condiciones de exposición. Se confirma que al incrementarse este factor
aumenta la porosidad en el hormigón permitiendo un mayor acceso de los agentes agresivos
hacia los aceros de refuerzo.
ΔE (mm/año)
ΔE (mm/año)
0,9
0,9
0,8
0,8
DE
0,7
ENf
0,7
EIS
0,6
0,6
0,5
DE
0,4
0,4
0,3
0,3
EIS
ENf
0,5
0,2
0,1
a)
0,2
Cp
0,0
0,40
0,4
0,45
0 ,50
0,55
0,5
Relación agua/cemento
0,6 0
0,6
Cp
0,1
Rp
b
)
Rp
0,0
0,40
0,4
0,45
0,50
0,55
0,5
Relación agua/cemento
0,60
0,6
Fig. 1. Comportamiento de los valores medios de velocidad de corrosión en función de la relación
agua/cemento; a) intemperie, b) inmersión.
4
El hecho de que aumente la porosidad en función de la relación agua/cemento esta dada por el
contenido de agua en la mezcla. La misma es la encargada de hidratar los compuestos químicos
del cemento para formar la pasta o gel. Un incremento de esta implica una mayor formación de
poros ya que una parte de esta se encarga de las reacciones de hidratación y la restante es decir
la que no reacciona se evapora formando el poro capilar en la matriz del hormigón.
La otras cuestión viene dada en como la velocidad de corrosión es mayor para la condición de
exposición a la intemperie, sobre todo para las probetas de hormigón de relación agua/cemento
0,5 y 0,6(Figuras 1 a) y b)). Esto confirma que el acero de refuerzo tiende a corroerse más cuando
el hormigón armado está sometido a variaciones en las condiciones climáticas bajo la influencia
de iones cloruro, sobre todo en Cuba donde existen cambios bruscos de temperatura y humedad
relativa.
Al analizar cuales son las técnicas electroquímicas que más se acercan a la realidad, es decir, las
que presentan menores diferencias en comparación con la medida directa de la corrosión, se nota
como los valores de la técnica de espectroscopía de impedancia (EIS) y el ruido electroquímico en
el dominio de la frecuencia (ENf), son las que más se aproximan al método directo para ambas
condiciones de exposición (Figuras 1 a) y b)). Se destaca como la técnica curvas de polarización,
su representatividad está por encima de la resistencia de polarización para las dos condiciones de
exposición.
Algo que llama la atención es la gran diferencia que existe entre la técnica de resistencia de
polarización (Rp) con la diferencia de espesor. Es válido recordar que los equipos comerciales
usan esta técnica en la medición de la velocidad de corrosión in situ.
Las técnicas de armónicos de corriente alterna y el análisis del ruido en el dominio del tiempo no
se tienen en cuenta ya que su diferencia de los valores medios de velocidad de corrosión es
mucho mayor en comparación con el resto de las técnicas (Tabla 2). Estas pudieran ser menos
representativas que las graficadas.
Los resultados experimentales permiten concluir que la técnicas de espectroscopía de impedancia
y el análisis del ruido electroquímico en el dominio de la frecuencia pudieran ser utilizada para
determinar el nivel de corrosión en el acero de refuerzo en estructuras de hormigón armado a pie
de obra, lo que posibilitará que se trace una adecuada política de rehabilitación de las
edificaciones en Cuba.
Observación visual de las probetas de hormigón armado
La observación visual de las seis probetas (Figura 3 a) y b)) confirma que para ambas condiciones
de exposición la corrosión en los acero de refuerzo es más pronunciada a medida que aumenta la
relación agua/cemento. La velocidad de corrosión es más significativa para la condición de
exposición a la intemperie en las probetas de relación agua/cemento 0,5 y 0,6.
a / c 0,6
a)
a / c 0,5
a / c 0,6
a / c 0,4
a / c 0,5
a / c 0,4
b)
Fig. 2. Observación visual de los aceros de refuerzos a diferentes relaciones agua/cemento y
condiciones de exposición; a) niebla salina, b) inmersión.
5
Para este medio los poros tienen suficiente agua si llegar a saturarse, es decir la penetración de
los agentes agresivos en este caso el oxígeno y los iones cloruro es mayor para esta condición de
exposición. Esto se debe a que en condiciones de intemperie existen cambios de temperatura y
humedad, presencia y ausencia de radiación solar; lluvias y otras precipitaciones como el rocío y
la niebla densa. Las probetas en este medio estuvieron bajo la influencia de un período lluvioso
húmedo en el verano y uno seco a finales del invierno de acuerdo a los valores de temperatura y
humedad relativa media, máxima y mínima en ambas variables (Tabla 1).
Cuando el hormigón tiene los poros completamente saturados en agua como es el caso de las
estructuras sometidas en agua de mar, el oxígeno tiende a disolverse en ella antes de llegar a los
aceros de refuerzo, lo que provoca una menor corrosión. A ello se suma que en condiciones de
inmersión existe una menor variación de la temperatura y la humedad relativa.
El agrietamiento creado en una de las caras de las probetas para las relaciones agua/cemento 0,5
y 0,6 (Figura 3 a) y b)) se debe a que el producto de corrosión formado en la superficie de los
refuerzo produce fuerzas de tensión internas muy fuertes que superan la resistencia mecánica del
hormigón. Con el paso del tiempo ocurre una pérdida de adherencia entre el hormigón y los
refuerzos quedando estos sin una protección e incrementándose la corrosión, lo que trae como
consecuencia que disminuya el tiempo de vida útil en las estructuras. Este agrietamiento facilita
una mayor entrada de los agentes agresivos para esta condición de exposición, haciéndola más
agresiva en comparación con inmersión.
Se demuestra que el hormigón armado, tiene que tener ciertas cualidades que lo hacen resistente
a su medio de exposición. El hecho de que la corrosión aumenta con el incremento de la relación
agua/cemento se debe a la compacidad del hormigón que es una propiedad importante a los
efectos de su resistencia y a la penetración de los agentes agresivos. Esta propiedad es
inversamente proporcional a la porosidad por lo que las probetas estudiadas demuestran que
disminuye a medida que se incrementa la relación agua/cemento. El incremento de la
compacidad redunda en la reducción de la porosidad en el hormigón y de su permeabilidad. Se
deduce que las probetas de hormigón de relación agua/cemento 0,4 son las más compactas y
las más durables frente a los medios de exposición.
De manera general existe una correspondencia entre los valores promedios de velocidad de
corrosión obtenidos y la observación visual de las probetas.
Análisis estadístico
Cuando se emplean varias técnicas electroquímicas en la caracterización del fenómeno de la
corrosión en el acero de refuerzo es necesario realizar un análisis estadístico comparativo para
determinar su efectividad a partir de los resultados obtenidos.
El análisis estadístico comparativo se estableció entre las técnicas electroquímicas y la medida
directa de la velocidad de corrosión a una misma unidad de medición (mm/año). La matriz
experimental permite observar los dos valores promedios de velocidad de corrosión en ambos
refuerzos para cada probeta de hormigón armado (Tabla 2).
A
a/c
0,4
0,4
0,4
0,4
0,5
0,5
0,5
0,5
0,6
0,6
0,6
0,6
B
M. E
Int
Int
Inm
Inm
Int
Int
Inm
Inm
Int
Int
Inm
Inm
Cp
(mm/año)
0,01572
0,0165
0,023
0,01858
0,0902
0,0962
0,0476
0,06622
0,1957
0,164
0,1607
0,1147
Tabla 2. Matriz experimental
Rp
EIS
ARM
(mm/año) (mm/año) (mm/año)
0,004
0,1585
29,2
0,00378
0,1585
31,4
0,00706
0,132
21,9
0,0072
0,1373
33,4
0,0142
0,3639
72,078
0,0102
0,3509
62,816
0,01225
0,1958
79,8
0,0125
0,1452
76,7
0,0643
0,5467
132,33
0,045
0,722
227,66
0,039
0,4014
102,39
0,03792
0,3797
161,31
EN(t)
(mm/año)
3,513E-4
2,891E-4
2,342E-4
2,525E-4
4,838E-4
4,749E-4
3,148E-4
5,525E-4
6,75E-4
7,128E-4
8,143E-4
8,287E-4
EN(f)
(mm/año)
0,0599
0,0502
0,00408
0,00402
0,2297
0,15915
0.00762
0,00754
0,6934
0,02958
0,0122
0,01148
DE
(mm/año)
0,217
0,259
0,180
0,226
0,365
0,449
0,211
0,218
0,766
0,779
0,224
0,265
6
Los factores considerados que mas pudieran influir en la corrosión del acero de refuerzo de
acuerdo a las condiciones de investigación requeridas en este trabajo fueron la relación
agua/cemento y las condiciones de exposición. Un objetivo del trabajo es la determinación de la
influencia de dichos factores a través del análisis estadístico comparativo.
Este análisis se realizó sobre la base de un diseño de experimento factorial 32. Los dos factores
son, A: la relación agua/cemento; B: el medio de exposición, y los tres niveles las relaciones
agua/cemento 0,4, 0,5 y 0,6. La variable respuesta es el valor medio de velocidad de corrosión
obtenido de las seis técnicas electroquímicas y la convencional, la cual es tomada como
referencia (Tabla 2). Los diseños factoriales se usan ampliamente en experimentos que incluyen
varios factores cuando es necesario estudiar el efecto conjunto de esos factores sobre la variable
respuesta.16
A realizar este mismo análisis a partir del diseño de experimento seleccionado (factorial 32),
haciendo uso del programa estadístico DX-6, se aprecia como todos los modelos son significativos
para ese diseño seleccionado introducido al programa. El diseño se ajusta debido a que los
valores de la variable Prob> F fueron menores que que 0,05 para las seis técnicas electroquímica
y la diferencia de espesor (Tabla 3).
Tabla 3. Modelos de significación obenidos para cada una de las técnicas utilizadas.
Diferencia de espesor (DE)
Factor
Modelo
A
B
AB
Valor F
65.65
78.45
68.40
50.11
Prob> F
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
Significación
Significativo
Significativo
Significativo
Significativo
Curvas de Polarización (Cp)
Modelo
A
B
AB
45,89
128,20
5,90
3,57
0,0001
0,0001
0,0412
0,0995
Significativo
Significativo
Significativo
No Significativo
Resistencia de polarización (Rp)
Modelo
A
B
AB
13,23
37,02
0,60
2,07
0,0018
0,0003
0,4617
0,1878
Significativo
Significativo
No Significativo
No Significativo
Espectroscopía de Impedancia (EIS)
Modelo
A
B
AB
31,73
70,64
18,17
6,38
0,0001
0,0001
0,0028
0,0355
Significativo
Significativo
Significativo
Significativo
Armónicos (ARM)
Modelo
A
B
AB
10,85
31,03
0,4935
0,3475
0,0034
0,0005
0,4935
0,3475
Significativo
Significativo
No Significativo
No Significativo
Ruido en tiempo EN(t)
7
Modelo
A
B
AB
7,18
20,91
0,52
0,096
0,0001
0,0018
0,4909
0,7641
Significativo
Significativo
No Significativo
No Significativo
Ruido en frecuencia EN(f)
Modelo
A
B
AB
65.65
78.45
68.40
50.11
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
Significativo
Significativo
Significativo
Significativo
La medida directa de la velocidad de corrosión, técnica que se toma como referencia indica que
sus resultados son significativos para los dos factores: relación agua/cemento (A), el medio de
exposición (B) y la interacción entre ambos (AB). El factor más significativo, es decir el que más
influye en la velocidad de corrosión es la relación agua/cemento, ya que el valor de F es mayor en
comparación con el resto de los factores (Tabla 3).
La técnica de curvas de polarización indican que la variables relación agua/cemento y medio de
exposición resultan significativas, siendo la primera la de mayor influencia. Con relación a la
resistencia de polarización, es de notar que solamente es significativa la relación agua/cemento
(Tabla 4). Dentro de las técnicas de corriente directa, los valores de velocidad de corrosión
resultaron más significativos para la técnica de curva de polarización a pesar de alterar mucho
más las condiciones del sistema en comparación con resistencia de polarización.
En los resultados de la técnica espectroscopía de impedancia se observa que su modelo es
significativo para los dos factores incluyendo la interacción entre ambos, siendo la relación
agua/cemento el que más influye en la corrosión como sucedía para la diferencia de espesor
(Tabla 3). En el caso de armónicos de corriente alterna solemamente tiene en cuenta el factor
relación agua/cemento al igual que la resistencia de polarización de corriente directa.
Al efectuar el análisis del ruido electroquímico, técnica que no altera las condiciones del sistema,
se observa como en el dominio del tiempo la variable relación agua/cemento es significativa
(Tabla 3). En cambio, para el dominio de la frecuencia, al igual que en espectroscopía de
impedancia y la diferencia de espesor, poseen influencia la relación agua/cemento, el medio de
exposición y la interacción entre ambos. Por lo tanto el análisis del ruido en el dominio de la
frecuencia es mas representativo que en el dominio del tiempo. Este resultado es similar al de
impedancia y pudiera deberse a que el ruido en el dominio de la frecuencia es tomado como el
ruido de la impedancia, ya que las fluctuaciones de corriente se efectúan en el dominio de la
frecuencia.
CONCLUSIONES
Las técnicas electroquímicas que presentaron menor diferencia en comparación con la medida
directa de la velocidad de corrosión, fueron la espectroscopía de impedancia electroquímica y el
análisis del ruido electroquímico en el dominio de la frecuencia.
Los valores de velocidad de corrosión obtenidos de las seis técnicas electroquímicas y del método
directo confirmaron que el factor que más influyó en la corrosión del acero de refuerzo fue la
relación agua/cemento. Ello permite concluir que es el parámetro que se debe variar, siendo
recomendable su disminución hasta niveles de 0,4 o inferiores; aspecto que debe redundar en
aumentos de la durabilidad de las estructuras de hormigón armado bajo la influencia de iones
cloruro.
La condición de exposición a intemperie (aplicación de una niebla salina de cloruro de sodio al
3 %) incidió en que se produzcan mayores pérdidas por corrosión en el acero de refuerzo, lo que
es índice de una mayor penetración de los agentes agresivos (Cl-, O2, H2O) en comparación con
las condiciones de inmersión (disolución de cloruro de sodio al 3 %).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFÍCAS
1. G. Juan. Et. Al. Técnicas electroquímicas para el control y estudio de la corrosión. Primera
Jornada sobre Técnicas Electroquímicas para el Control, y Estudio de la Corrosión. XVI
Congreso Sociedad Mexicana Electroquímica. Queretaro, 23 Mayo 2001.
8
2. Fernández A, Molinero P, Quintero M, Pérez O. Diagnóstico de corrosión en edificaciones
de hormigón armado construidas en el primer tercio del siglo XX en Cuba. Proceedings. VII
Congreso Latinoamericano de Patología de la Construcción. Yucatán. México. 21-26
Septiembre. 2003.
3. Helene, P. y colaboradores. Manual de Rehabilitación de Estructuras de Hormigón.
Reparación, Refuerzo y Protección, Editorial CyTED, Sao Paulo, Brasil, 2003.
4. Castro, P. Corrosión en Estructuras de Concreto Armado. Teoría, Inspección, Diagnóstico,
Vida Útil y Reparaciones. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., Mérida
1998.
5. Castañeda. A., Corvo. F, O' Reilly. V. Comparación entre el pronóstico de corrosión
basado en la medición de potenciales y la determinación de la velocidad de corrosión de la
barra de refuerzo mediante técnicas electroquímicas. Materiales de Construcción. Madrid.
España, CSIC. Edición Especial, 271 - 272, pp. 155 – 162, 2003.
6. Mendoza D., Almeraya F., Rivera J. and Uruchurtu J. Guard ring and electrochemical noise
employment in the evaluation of the steel concrete system. Rev. Portugaliae Electrochimica
Acta., 22, 305-320, 2004.
7. Miranda J. M., González J. A., Cobo A and Otero E. Several questions about
electrochemical rehabilitation methods for reinforced concrete structures. Rev. Corrosion
Science., 48, 2172-2188, 2006.
8. Castañeda. A., Corvo. F. Caracterización y comparación de los valores de velocidad de
corrosión del acero de refuerzo determinados por ruido electroquímico y por diferencia de
espesor bajo la influencia de cloruros. Revista CENIC, EBSCO, Ciencias Química, Vol. 39,
No. 2, pp. 86 – 93. Ciudad de La Habana, 2008.
9. O' Reilly. V. Métodos para dosificar mezclas de hormigón. Editorial Científico-Técnica,
Ciudad de La Habana, Cuba, 1990.
10. Norma ISO-9223: Corrosion of metal and alloys. Clasification of agressivity of the
atmosphere, 1992.
11. NC 12-01-09: 88. Método para la determinación del contenido de iones cloruro en la
atmósfera.
12. NC 12-02-09: 88: Método para la determinación del contenido de azufre en la atmósfera.
13. Corvo. F, Minotas. J. Delgado. J, Arroyave. C. Changes in atmospheric corrosion rate
caused by chloride ions depending on rain regime, Corrosion Science, (47) pp. 883–892,
2005.
14. Cottis. R. A. Interpretations of Electrochemicals Noise Data, Corrosion. (57), pp. 265-285,
2001.
15. Champion. F. A. Ensayos de corrosión. Ediciones URMO.1960.
16. Becerra. E. Estadística y diseño de experimentos. Material de consulta. Facultad de
Química. Universidad de La Habana. http://www.fq.uh.cu.
9