ÍNDICE 4. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO INHIBIDOR EN ESTUDIO MEDIDAS DE CORROSIÓN MEDIANTE TÉCNICAS DE TIPO ELECTROQUÍMICO... 9

Transcripción

1

2

3 Hoja nº 1 ÍNDICE 1. ANTECEDENTES OBJETO DEL INFORME DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO INHIBIDOR EN ESTUDIO VISITAS DE INSPECCIÓN REALIZADAS POR EL IETCC MEDIDAS DE CORROSIÓN MEDIANTE TÉCNICAS DE TIPO ELECTROQUÍMICO Ubicación de las medidas de corrosión Resultados obtenidos de las medidas electroquímicas realizadas CONCLUSIONES ANEJO I. ESPECIFICACIONES TECNICAS DEL MasterProtect 8000 CI. ANEJO II. DESCRIPCIÓN DE LAS TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS UTILIZADAS.

4 Hoja nº 2 1. ANTECEDENTES Para la evaluación técnica conducente a la obtención de un Documento de Idoneidad Técnica al Inhibidor de corrosión MasterProtect 8000 CI, de la sociedad BASF Construction Chemicals España S.L, D. Iván Tejero, en nombre de la Unidad de Evaluación Técnica de Productos Innovadores, solicitó la realización de ensayos de evaluación de dicho Sistema. Como consecuencia, se emite el informe nº denominado Efecto del inhibidor de corrosión MasterProtect 8000 CI en la Fundación Joan Miró. En años anteriores, ya se había procedido a la evaluación del efecto del producto en dicha estructura, emitiendo los informes , y CM suscritos entre el Instituto de Ciencias de la Construcción (IETcc) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y de la otra parte por BASF Construction Chemicals España S.L. 2. OBJETO DEL INFORME El objeto del presente informe es determinar si el producto MasterProtect 8000 CI, tras más de 10 años de su aplicación en las reparaciones llevadas a cabo en la azotea de la Fundación Joan Miró, sigue frenando el proceso de corrosión. Para ello, se llevaron a cabo los siguientes estudios: - Fase I. Se realizaron medidas electroquímicas de corrosión in situ, previas al tratamiento del producto MasterProtect 8000 CI, en la estructura ubicada en Barcelona. Los resultados de estas medidas, se encuentran en el informe (contrato AQ 70-07). - Fase II. Se realizó una evaluación del estado de corrosión, mediante las mismas técnicas electroquímicas, 7 años después de la aplicación del tratamiento con el sistema inhibidor.

5 Hoja nº 3 Los resultados de estas medidas, se encuentran en el informe CISDEM 41 (contrato CM 41-12). - Fase III. Correspondiente a este informe, donde se han empleado, de nuevo, las mismas técnicas electroquímicas, 10 años después del tratamiento con el sistema inhibidor. 3. DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA El lugar para realizar dichas pruebas, fue seleccionado por el peticionario, y corresponde a la parte superior (azotea) del edificio de la Fundación Joan Miró en Barcelona. El edificio fue construido en 1975, en unos terrenos de la montaña de Montjuic. Ejecutada en hormigón armado tratado de manera que su apariencia es de color blanco, los marcos de los encofrados se combinan con placas prefabricadas de textura granulosa. En la Figura 1 se muestran las zonas climáticas sobre un plano simplificado de la estructura, en las que se realizaron las pruebas en las tres visitas descritas en el apartado anterior. Zona II, marina aérea, protegida de los vientos Zona I, marina aérea, expuesta a los vientos. Figura 1. Croquis de la estructura (Azotea de la Fundación Joan Miró) y zonas donde se realizaron las medidas En la Figura 2 se presenta una vista general de la estructura objeto de estudio.

6 Hoja nº 4 Figura 2. Vista general de la edificación donde se realizaron los estudios El método de reparación en proyecto suministrado por BASF describía el proceso siguiente: - Reparación estructural en zonas con armaduras oxidadas y sustitución de las mismas en los casos necesarios. - Sustitución del recubrimiento de hormigón repicado y restitución con morteros poliméricos. - Protección de todos los parámetros mediante pintado con revestimiento acrílico anticarbonatación. - Aplicación de inhibidor de corrosión en zonas no reparadas con el objeto de comprobar si protege de forma efectiva frente a la corrosión de las armaduras. Se indica en la descripción que las superficies de trabajo se trataron de forma diferente según la existencia o no de daños estructurales en el hormigón. La preparación de las zonas que presentaban daños estructurales fueron repicadas hasta llegar a las armaduras, algunas de las cuales fueron sustituidas, y el resto liberadas de óxido descarnando el hormigón existente por la parte trasera del armado. Las superficies de trabajo que no presentaban daños fueron sometidas a tratamientos de limpieza con la finalidad de obtener un soporte limpio, rugoso y con poro abierto con objeto de conseguir la máxima penetración de los productos inhibidores aplicados posteriormente.

7 Hoja nº 5 4. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO INHIBIDOR EN ESTUDIO Según indica el fabricante se trata del producto comercial MasterProtect 8000 CI (anteriormente denominado Protectosil CIT, ver Anejo I) basado en un silano organofuncional. Según sus indicaciones en el documento adjunto como Anejo I, se trata de alquilsilanos modificados con una zona reactiva que permite su anclaje tanto sobre el hormigón como sobre el acero, evitando su lixiviación y generando protección del acero frente a la corrosión. Asimismo, el producto queda fijo a la matriz cementosa y a la superficie metálica, y no se elimina en caso de lluvia. La aplicación de este producto se realizó, según indicaciones del fabricante, en las zonas no dañadas estructuralmente, pero que presentaban problemas por corrosión. El producto puede ser utilizado, tanto en el caso de corrosión por cloruros, como corrosión por carbonatación. Para la aplicación se procedió a la homogeneización del material con rodillo mecánico, asegurando que el soporte quedaba saturado de producto. 5. VISITAS DE INSPECCIÓN REALIZADAS POR EL IETCC Como parte de las tareas contempladas dentro de la investigación, se han efectuado tres visitas de inspección, correspondientes a la fase I (antes de la reparación; informe , contrato AQ 70-07), fase II (7 ½ años después de la reparación; informe CISDEM 41, contrato CM 41-12) y fase III (correspondiente a este informe). En ella, se llevaron a cabo medidas no destructivas in situ de corrosión de mayo del Antes de la aplicación del MaterProtect 8000 CI Se seleccionaron las diferentes zonas de medida en función del ambiente al que se encontraban sometidas y el estado visual de deterioro, seleccionando dos zonas totalmente diferenciadas.

8 Hoja nº 6 Zona I (Figura 3). Fachada exterior vertical, medidas en la cara expuesta al viento directo de mar, con posibles problemas de cloruros como consecuencia del arrastre de los mismos a través del aire. Se observa fuerte viento en el lugar de las medidas. La fachada presentaba aceros descubiertos con importantes problemas de corrosión a lo largo de toda su superficie. Zona II (Figura 4). Fachada situada en la zona suroeste, protegida de la lluvia por un poyete situado en la parte superior. En este caso no hay presencia de viento procedente de la zona marítima. En las figuras 3 y 4, se pueden observar las zonas seleccionadas, así como el aspecto que presentaban antes de proceder a la reparación, y por tanto a la aplicación del producto MaterProtect 8000 CI. Figura 3. Zona I, antes de la reparación.

9 Hoja nº 7 Figura 4. Zona II, antes de la reparación. - 4 de febrero de ½ años después de la aplicación MaterProtect 8000 CI. En la visita se observó, visualmente, que la estructura, presentaba un buen aspecto, sin síntomas aparentes de corrosión. Se procedió a la identificación de los puntos donde se habían realizado las medidas durante la fase I. Se retiró, por parte del peticionario, la pintura blanca que recubre la superficie de las fachadas estudiadas, se humectaron todos los puntos de medida seleccionados, realizando una única cata para el contacto con la armadura en cada una de las zonas, y se procedió a la realización de las medidas de potencial de corrosión, resistividad y velocidad de corrosión.

10 Hoja nº 8 Figura 5. Zonas donde se realizaron las medidas electroquímicas - 18 de mayo de años después de la aplicación MaterProtect 8000 CI. En esta visita se observó que la estructura tenía el mismo buen aspecto visual que en 2013, sin síntomas aparentes de corrosión. Se procedió a la identificación de los puntos donde se habían realizado las medidas durante la fase I y fase II. Se retiró, por parte del peticionario, la pintura blanca que recubre la superficie de las fachadas estudiadas, se humectaron todos los puntos de medida seleccionados, realizando una única cata para el contacto con la armadura en cada una de las zonas, y se procedió a la realización de las medidas de potencial de corrosión, resistividad y velocidad de corrosión. La posición exacta de los lugares donde se practicaron todas las medidas, las técnicas empleadas para las mediciones in-situ y los datos obtenidos se detallan en apartado 6.

11 Hoja nº 9 6. MEDIDAS DE CORROSIÓN MEDIANTE TÉCNICAS DE TIPO ELECTROQUÍMICO En el Anejo II se presentan los criterios para la interpretación de las medidas y la descripción de las técnicas utilizadas Ubicación de las medidas de corrosión Como se comentó en el anterior apartado, durante la fase I de observó una zona expuesta a fuertes vientos directos del mar (Zona I), con elevadas cantidades de cloruros en la superficie de la estructura, como consecuencia del arrastre de los mismos por parte del viento. Mientras que existía una segunda zona (Zona II), situada al sudoeste y por tanto protegida de los vientos y del aerosol de cloruros. En ambos casos, la estructura se encuentra sometida a un alto grado de humedad ambiental, propia de la ciudad de Barcelona. Según la EHE-08, la zona exterior de la Fundación Joan Miró, objeto de este estudio, tendría un ambiente IIIa, que según dicha Norma, corresponde a estructuras exteriores situadas en las proximidades de la línea costera (a menos de 5 km). Por tanto, para la definición de los puntos de medida se consideró un solo ambiente, Ambiente IIIa, teniendo en cuenta la exposición o no de los vientos procedentes del mar. Tabla 1. Clasificación de los de lotes según tipo de ambiente al que se encuentran expuestos Clase Designación Tipo de proceso Tipo de exposición ZONA I Marina aérea IIIa Corrosión por cloruros Vientos procedentes del mar ZONA II Marina aérea IIIa Corrosión por cloruros Resguardada de los vientos

12 Hoja nº 10 En la Figura 5 se muestran los lugares donde se realizaron las medidas electroquímicas en las dos exposiciones seleccionadas. Las figuras 6 y 7 muestran las catas realizadas durante la visita del 18 de mayo de 2015, para tener acceso al contacto eléctrico con la armadura. Figura 6. Ubicación de los puntos de medida en la Zona I (Vientos procedentes del mar) Figura 7. Ubicación de los puntos de medida en la Zona II (Resguardada de los vientos)

13 Hoja nº Resultados obtenidos de las medidas electroquímicas realizadas En la Tabla 2 se presentan las referencias de los puntos en los que se realizaron las medidas electroquímicas y los valores promedio obtenidos. A continuación se presentan los resultados de las medidas de los parámetros de corrosión. Tabla 2. Ubicación y lectura de las medidas realizadas (se representa el valor promedio de tres medidas realizadas en cada uno de los puntos). Antes de aplicar el inhibidor 7 ½ años después de aplicar 10 años después de aplicar (17/05/2005) inhibidor (04/02/2013) inhibidor (18/05/2015) Lote Punto Ecorr Ecorr Ecorr Icorr ρ Icorr ρ Icorr ρ (ua/cm 2 Cu/CuSO ) 4 (Ω.m) (ua/cm 2 Cu/CuSO ) 4 (Ω.m) (ua/cm 2 Cu/CuSO ) 4 (Ω.m) (mv) (mv) (mv) EXP , , , , Zona I EXP 2 0, , , , , , Vientos EXP 3 0, , , , , , procedentes EXP 4 0, , , , , , del mar EXP , , ,067-97, NEXP ,079-83, ,063-96, Zona II NEXP 2 0, , , , , , Resguardada NEXP 3 0, , , , , , de los vientos NEXP , , , , a) Velocidad de corrosión (Icorr) En la Figura 8 se presentan los valores promedio de velocidad de corrosión registrados en cada una de las zonas evaluadas durante las tres fases. En la primera fase, antes de la rehabilitación, las velocidades de corrosión medidas en la mayoría de puntos superaban el 0,1 A/cm 2 (límite inferior considerado para el umbral de despasivación del acero). 7 años después, las velocidades son menores a 0,1 A/cm 2, por tanto se encuentran por debajo del umbral de despasivación, manteniendo esta tendencia tras 10 de la aplicación del producto.

14 Hoja nº 12 Figura 8. Valores de velocidad de corrosión promedio de cada uno de los puntos evaluados b) Potencial de corrosión (E corr ) La Figura 9 muestra todos los valores promedio de potencial de corrosión registrados en cada una de las zonas evaluadas durante las fases de inspección. El potencial de corrosión no presenta valores muy activos en ninguno de los casos, situándose en torno a -200 mv (vs. Cu/CuSO 4 ) para todos los puntos antes del inicio de la reparación. Tras 10 años de la aplicación del producto, siguen situándose en valores más positivos de -200 mv (vs. Cu/CuSO 4 ), donde la probabilidad de corrosión es inferior al 10%.

15 Hoja nº 13 Figura 9. Valores de potencial de corrosión promedio de cada uno de los puntos evaluados c) Resistividad del hormigón (ρ) y su relación con la velocidad de corrosión. La Figura 10 presenta los valores de resistividad medios de los recubrimientos de hormigón medidos en cada uno de las zonas evaluadas durante las fases de inspección. Antes de la aplicación del producto, la resistividad se encuentra en torno a 100 Ω.m. Hay que tener en cuenta que hubo lluvia intermitente durante la realización de estas medidas y por tanto el valor puede ser bajo debido a ello. Durante la segunda y tercera fase, y con el fin de hacerlo comparable y asegurar la posibilidad de corrosión activa, las medidas se realizaron tras un periodo intenso de lluvias en Barcelona. Tras

16 Hoja nº 14 retirar la pintura blanca de las zonas de medida, se humectaron estos puntos con agua, obteniendo resistividades del hormigón no superiores a 1000 Ω.m. Figura 10. Valores de resistividad promedio de cada uno de los puntos evaluados Como ya se ha comentado, cuando se realiza una única medida in-situ, puede suceder que el hormigón esté seco y por tanto la velocidad obtenida sea muy baja, lo cual puede llevar a una deducción errónea sobre el estado de corrosión de la estructura. Finalmente en la Figura 11, se muestra la situación de los valores de velocidad de corrosión/resistividad en una gráfica similar a la que se muestra en el Anejo II (Figura A-II 4), de manera que si las medidas obtenidas (en las diferentes fases de estudio) para un mismo punto estudiado forman una recta paralela a la formada por la relación teórica entre los valores de I corr y de puede concluirse que la disminución de la velocidad de corrosión se debe a la variación de la

17 Hoja nº 15 resistividad de la estructura. Solo si la I corr disminuye y la resistividad se mantiene es cuando se puede decir que no hay riesgo de corrosión. En este caso, puede deducirse que la disminución de la velocidad de corrosión parece deberse a la variación de en la resistividad de la estructura lo que se podría atribuir al efecto del aditivo inhibidor. Es decir, este no interacciona sobre la armadura, sino que interviene en el hormigón, posiblemente cerrando los poros de este, y evitando que el agente agresivo pueda seguir penetrando. En cualquier caso, es clara la disminución de la velocidad de corrosión por efecto del tratamiento, ya que la resistividad no ha disminuido a pesar de las intensas lluvias de los días precedentes. Se puede pues concluir que el tratamiento ha resultado en una disminución de la velocidad de corrosión a niveles similares a un estado pasivo del acero, independiente del grado de humedad de la estructura. Figura 11. Relación entre los valores de I corr y ρ para las medidas realizadas

18 Hoja nº 16 Figura 12. Relación entre los valores de I corr y ρ para las medidas realizadas, dividido en dos grupos: antes y después de la reparación. 7. CONCLUSIONES Tras más de 10 años de la aplicación del producto MaterProtect 8000 CI (antes Protectosil CIT), los valores de velocidad de corrosión son inferiores a 0,1 A/cm 2 y por tanto, se encuentran por debajo del límite de despasivación. Es posible por tanto concluir, que el producto MaterProtect 8000 CI ha frenado la velocidad de corrosión medida años antes.

19

20 ANEJO I ESPECIFICACIONES COMERCIALES DEL PRODUCTO MasterProtect 8000 CI Informe II Anejo I

21 Hoja nº 1 Informe II Anejo I

22 Hoja nº 2 Informe II Anejo I

23 Hoja nº 3 Informe II Anejo I

24 Hoja nº 4 Informe II Anejo I

25 ANEJO II DESCRIPCIÓN DE LAS TÉCNICAS UTILIZADAS Informe II Anejo II

26 Hoja nº 1 Técnicas para las medidas de corrosión 1. Velocidad de corrosión por el método de confinamiento modulado de la corriente La Resistencia de Polarización, Rp, es la técnica que más se ha utilizado para medir la velocidad de corrosión en las armaduras de hormigón armado. La resistencia de polarización está relacionada con la velocidad de corrosión instantánea a través de la fórmula de Stern: Rp Icorr B Las unidades habituales en las que se expresa la intensidad de corrosión son μa/cm 2. El valor de B puede variar entre 13 y 52 mv en la mayoría de los sistemas metal medio. En el hormigón armado se asumen valores de 26 mv. La ventaja esencial de este método reside en que las polarizaciones aplicadas son tan pequeñas y el tiempo de aplicación tan corto que el electrodo no se altera prácticamente en el proceso de medida. La interpretación de las medidas de velocidad de corrosión se realiza en base a la Tabla A-II 1. Tabla A-II 1. Clasificación en niveles de la velocidad de corrosión Velocidad de corrosión (μa/cm 2 ) Nivel de corrosión < 0,1 Despreciable 0,1 a 0,5 Baja 0,5 a 1 Moderada > 1 Alta De este modo, para asegurar que no existen problemas de corrosión, todos los valores de velocidad de corrosión medidos deben encontrase por debajo del valor de 0,1μA/cm 2. Informe II Anejo II

27 Hoja nº 2 Existen varios métodos para la medida de la Intensidad de Corrosión in situ a partir de técnicas electroquímicas no destructivas. Todos ellos se basan en la aplicación de un pulso ya sea galvanostático o potenciostático desde un contra-electrodo externo con la posterior medida de la alteración producida en el acero tras un tiempo de ensayo determinado. Dado que la intensidad de corrosión debe estar siempre referida al área total de armadura que queda afectada por la señal electroquímica aplicada, es preciso que el método de medida determine ésta superficie. El método empleado en este caso se denomina Método de confinamiento modulado de la corriente. Está basado en el uso de dos contra-electrodos circulares para la realización de la medida. El contra-electrodo externo se encuentra alrededor del central y permite ser controlado mediante dos sensores de campo eléctrico (colocados en un radio), consiguiendo que el área polarizada sea conocida (Figura A-III 1). Así el área afectada por la medida es la cantidad de armadura situada en un cilindro cuya generatriz pasa entre los sensores de campo eléctrico. Lo que se aplica es una señal galvanostática tanto al anillo exterior, en función del desequilibrio de los dos sensores auxiliares, como al contra-electrodo interior (de 7 cm de diámetro) perforado por un electrodo de referencia. El contra-electrodo exterior actúa como anillo de guarda controlado. El control del tamaño de los contra-electrodos utilizados es importante para lograr un correcto confinamiento y ha sido optimizado experimentalmente, estableciéndose unos determinados valores como los más adecuados. El método mide la resistencia de polarización (Rp), mediante un pulso galvanostático que dura de 30 a 100 segundos con objeto de alcanzar un estado quasi-estable. La velocidad de corrosión obtenida se refiere al área de armadura situada en un cilindro cuya generatriz pasa entre los sensores de campo eléctrico. El cálculo de la Rp se hace directamente del cociente E/ I multiplicado por esa área. Informe II Anejo II

28 Hoja nº 3 Este método de confinamiento mediante los sensores de campo eléctrico es la única técnica que da valores precisos de velocidad de corrosión y minimiza los errores de medida en caso de corrosión muy localizada ya que delimita el área polarizada. Figura A-II 1. Esquema de los electrodos del sensor para la realización de la medida de intensidad de corrosión con el método de confinamiento modulado de corriente. Para la realización de la medida de velocidad de corrosión se utilizó el corrosímetro portátil Gecor 8 (Figura A-II 2). Figura A-II 2. Corrosimetro portátil Gecor Potencial de corrosión La medida del potencial de corrosión consiste en determinar la diferencia de potencial eléctrico entre el acero de las armaduras y un electrodo de referencia que se coloca en contacto con la Informe II Anejo II

29 Hoja nº 4 superficie del hormigón. El potencial de corrosión (Ecorr) no cuantifica la proporción de metal que se corroe por unidad de área. Por ello, estos valores no deben considerarse más que como valores orientativos y de validez estrictamente cualitativa, sin que se pueda establecer de una forma general y para cualquier condición de exposición una relación constante entre Ecorr y la cinética del proceso. El equipo elemental para la realización de esta medida es un voltímetro de alta impedancia interna (1M ), aunque en los ensayos realizados se haya utilizado para la medida de E corr el mismo potenciostato o equipo portátil de medida de velocidad de corrosión, Gecor08. Se pueden utilizar diversos tipos de electrodo de referencia, siendo los más habituales los electrodos de referencia de cobre /sulfato de cobre (Cu/CuSO 4 ) para las medidas de campo. Para asegurar un buen contacto entre el hormigón y el electrodo de referencia se utiliza una esponja humedecida que se coloca sobre la superficie del hormigón, facilitando el contacto iónico entre el electrolito interno existente en los poros del hormigón y el electrolito del electrodo de referencia. La interpretación de las medidas de potencial de corrosión se suele hacer calificando el riesgo según el criterio (Norma ASTM C ). Tabla A-II 2. Clasificación en niveles del potencial de corrosión Ecorr (Ag/AgCl) Nivel de corrosión > -0,2 10% -0,2 a -0,35 50% < -0,35 90% Por ello, valores negativos de -0,2V indicarán una baja probabilidad de corrosión, existiendo una elevada probabilidad de corrosión si los valores alcanzan valores más negativos que -0,35 V. Informe II Anejo II

30 Hoja nº 5 3. Resistividad ( ) La medida de la resistividad del hormigón ayuda a interpretar el valor de la velocidad de corrosión Icorr, ya que está íntimamente relacionada con el contenido de humedad del hormigón. El parámetro normalmente medido con las distintas técnicas es la resistencia eléctrica del hormigón (Re), utilizándose normalmente como unidad de medida el K. La resistividad se calcula a partir de la Re teniendo en cuenta el factor geométrico. Sus unidades son por tanto K x cm. La resistividad,, se mide mediante el método de interrupción de corriente por el que se registra la caída instantánea de tensión cuando se impone una señal eléctrica y luego se corta. La caída de tensión instantánea en el momento del corte es la llamada caída óhmica y permite el cálculo de la resistividad eléctrica si los parámetros geométricos son conocidos. En el presente caso se ha adoptado la disposición de disco-barra infinita (Figura A-II 3) y la viene dada por la expresión: = 2R Ø, donde R se obtiene de la caída óhmica y Ø es el diámetro del disco (2 cm). Figura A-II 3. Disposición de medida del Método del disco 4. Grafico Icorr- resistividad Para interpretar las medidas de la forma más concluyente posible, el método que se recomienda se basa en visualizar la relación existente entre la Icorr y la resistividad en un gráfico del tipo del que se muestra en lafigura A-II 4, donde se delimitan las zonas de corrosión o pasividad. Si la disminución de la I corr se produce paralelamente a un aumento de la resistividad, entonces no puede asegurarse que el producto empleado haya actuado como inhibidor, pues para que el mecanismo de Informe II Anejo II

31 Hoja nº 6 disminución de la I corr fuera debido al inhibidor se tendría que mantener lal resistividad. Aunque lo que importa es el resultado final de disminución de la I corr, independientemente del mecanismo. Figura A-II-4. Relación teórica entre los valores de velocidad de corrosión (Icorr) y de la resistividad (ρ) Informe II Anejo II