Monitoreo electroquímico de probetas expuestas a diferentes ambientes en México Proyecto DURACON

Transcripción

1 Monitoreo electroquímico de probetas expuestas a diferentes ambientes en México Proyecto DURACON Autores: R.R. Camacho T. R. Tobías J. J. Treviño T. A.A. Torres A. Tampico, Tam Octubre 2014

2 1.- INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES El concreto reforzado es ampliamente usado como material de construcción. Seguridad Funcionalidad Estética Criterio de Diseño por Durabilidad: Garantizar la vida útil de la estructura considerando: Cargas mecánicas + Cargas ambientales

3 MICAT (Mapa Iberoamericano de Corrosión Atmosférica) Programa CYTED Corrosión e Impacto ambiental sobre los Materiales Influencia de la Acción del Medio Ambiente en la Durabilidad del Concreto (DURACON)

4 1.2.- DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Los problemas actuales de corrosión en la infraestructura de concreto reforzado causan pérdidas económicas por mantenimiento no considerado Las condiciones ambientales influyen en el comportamiento de los materiales de construcción. La corrosión representa costos directos significativos. En EE.UU. fueron aprox. 3% Del P.I.B. 990 Billones de US$ en el 2000

5 1.3.- JUSTIFICACIÓN Aportar información acerca de las posibles tendencias en los niveles de corrosión de las probetas DURACON, con respecto a las variables ambientales Es necesario el estudio de los mecanismos de corrosión en el acero de refuerzo Modelos para predecir vida útil. Considerar la influencia del medio ambiente en el diseño de estructuras.

6 2.- Análisis de Fundamentos CORROSIÓN EN EL ACERO DE REFUERZO Reacción química o electroquímica entre un material y el ambiente de exposición. Celda Electroquímica 2Fe 2Fe e - O 2 + 2H 2 O + 4e - 4OH -

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8 LA CORROSIÓN COMO UN PROCESO INVERS0 A LA METALURGIA SUBSUELO (Mineral de hierro: óxidos, sulfuros) METALURGIA ADICIÓN DE ENERGÍA Concentración Refinación Fusión en horno eléctrico Colada Laminación Forja HERRUMBRE (óxido de hierrro hidratado) CORROSIÓN ACCIÓN DEL AMBIENTE (Humedad, contaminates, etc.) Tubería Varillas de refuerzo Vigas Placas Tanques de almacenamiento

9 2.3.- MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO REFORZADO

10 2.3.- MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS Evolución de la corrosión en estructuras de concreto reforzado. Ley de Sitter (1994, CEB RILEM) Reunion Internationale des Laboratoires et Experts des Materiaux

11 2.4.- DURABILIDAD DEL CONCRETO Capacidad para resistir la acción del intemperismo, ataque químico, abrasión o cualquier otro proceso de deterioro. (ACI 201) Se deben conocer los contaminantes, tipo de ambiente y su agresividad.

12 2.4.- DURABILIDAD DEL CONCRETO FACTORES EXTERNOS -Sales -Carbonatación -Humedad -Abrasión FACTORES INTERNOS - Relación a/c - Reacción química de los agregados - Porosidad - Materiales contaminantes

13 3.- Método de Investigación ENFOQUE CUANTITATIVO Variables ambientales Temperatura Humedad Relativa Tiempo de Humectación Variables Electroquímicas Velocidad de Corrosión (icorr) Potencial de Corrosión (Ecorr)

14 3.1.- Selección de Estaciones de Monitoreo Localización de estaciones de monitoreo del Proyecto DURACON-MEXICO

15 3.2.- Instrumento de recolección de datos Cemento Portland Árido Siliceo triturado de 19 mm Arena cuarzosa Composición de las probetas Relación a/c: 0.45 y 0.65 Adición de plastificante 0.3% de cemento Revenimiento de 10 cm ± 1.0 cm Acero de refuerzo de Ø =3/8

16 1. Sección transversal de las probetas de medición a) Estación DURACON Morelia. b) Estación DURACON Veracruz.

17 c) Estación DURACON México, D.F. d) Estación DURACON Querétaro. e) Estación DURACON Tampico.

18 4.- Análisis de Resultados 4.1. Variables ambientales Gráfica 1.- Temperatura media mensual en la estación meteorológica de Morelia Gráfica 2.- Humedad relativa media mensual en la estación meteorológica de Morelia

19 4.1. Variables ambientales Gráfica 3.- Tiempo de humectación acumulado mensual en la estación meteorológica de Morelia

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21 4.- Análisis de Resultados 4.2. Variables electroquímicas Rango de activación por corrosión de acuerdo a los criterios de la Red Durar (2000) y ASTM-C-876 (1991)

22 E corr (mv) 200 RECUBRIMIENTO 30 MM - A/C = MORELIA QUERÉTARO -500 MÉXICO, D.F. VERACRUZ TAMPICO Icorr (μa/cm 2 )

23 E corr (mv) 200 RECUBRIMIENTO 30 MM - A/C = Icorr (μa/cm 2 )

24 E corr (mv) 200 RECUBRIMIENTO 20 MM - A/C = MORELIA -500 QUERÉTARO MÉXICO, D.F. VERACRUZ TAMPICO Icorr (μa/cm 2 )

25 E corr (mv) 200 RECUBRIMIENTO 20 MM - A/C = Icorr (μa/cm 2 )

26 E corr (mv) 200 RECUBRIMIENTO 15 MM - A/C = MORELIA QUERÉTARO -500 MÉXICO, D.F. VERACRUZ TAMPICO Icorr (μa/cm 2 )

27 E corr (mv) RECUBRIMIENTO 15 MM - A/C = Icorr (μa/cm 2 )

28 4.3. Correlación entre variables electroquímicas y variables ambientales Coeficiente de correlación (R) Grado de correlación Muy débil Débil Moderado Fuerte Muy fuerte

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30 5.- Conclusiones y Recomendaciones ESTACIÓN MORELIA DAÑO POR CORROSIÓN DESPRECIABLE - MODERADO VARILLAS CON MAYOR AFECTACIÓN Varillas con recubrimiento de 20 mm en probetas con a/c = 0.65 VERACRUZ DESPRECIABLE - MODERADO Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c MÉXICO, D.F. DESPRECIABLE Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c QUERÉTARO DESPRECIABLE Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con a/c = 0.65 TAMPICO DESPRECIABLE Varillas con recubrimiento de 15 mm en probetas con ambas a/c

31 5.- Conclusiones y Recomendaciones Generar información acerca de los contaminantes presentes en las estaciones DURACON Realizar el monitoreo de las variables electroquímicas en estructuras que se encuentren funcionando para generar información más realista. Considerar el tipo de ambiente donde trabajará la estructura para realizar un buen diseño por durabilidad.

32 Recordemos que Diseño integral + Materiales de Calidad + Buenas prácticas constructivas + Programa de mantenimiento preventivo

33 Producen excelentes resultados

34 GRACIAS!