LA CORROSIÓN DEL ACERO EMBEBIDO EN EL CONCRETO REFORZADO

Escrito por Emma Paredes Camarillo

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La corrosión del acero es el ataque destructivo del material por reacción química o electroquímica cuando éste interactúa con el medio ambiente. Implica graves riesgos cuando se trata de acero estructural, es decir, cuando estamos hablando de varilla que forma parte de una estructura de concreto. Pero ¿por qué razón se presenta este fenómeno? Pues bien, para entender este proceso es necesario saber que el acero es una aleación de hierro y carbono.

El estado natural del hierro generalmente es un óxido llamado hematita (Fe₂ O₃), este mineral sufre un proceso de refinación para liberar al hierro del oxígeno aplicando una gran cantidad de energía en forma de calor. El producto final tiene una mayor energía que el original y resulta en un material termodinámicamente inestable. Por esta razón, el acero tratará de regresar a su estado primitivo y de menor energía, es decir, en forma de óxido.

Cuando las varillas de acero están embebidas en el concreto éstas se encuentran protegidas de la corrosión gracias al recubrimiento de concreto que forma una barrera contra la acción del agua y el oxígeno presentes en el medio. Este recubrimiento es eficaz en función de su espesor y de la calidad del concreto. Por otro lado, el acero está salvaguardado de la corrosión por el ambiente altamente alcalino (pH > 13), generado por los productos de la mezcla agua/cemento que además forman una capa de óxido sobre la superficie de las varillas manteniéndolas pasivadas por largo tiempo.

Sin embargo, en su interacción con el medio existen varios factores que pueden llegar a desencadenar la reactivación del proceso de corrosión del acero. Este fenómeno se hace más latente en los ambientes marinos y/o urbanos en los que hay presencia de iones cloruro (Cl⁻, anión inorgánico presente en agua), y gases atmosféricos como el CO₂ y SOₓ que pueden ser contaminantes peligrosos no solo para los materiales y el medio ambiente sino también para la salud.

En los ambientes marinos, el ingreso de iones cloruro a través de los poros del concreto induce a la corrosión del acero principalmente cuando las estructuras están sujetas a periodos de humedad y secado. En estos ambientes los iones Cl⁻ tienden a destruir la capa de óxido que pasiva al refuerzo de tal manera que la superficie del acero se activa produciendo una corrosión en un punto específico (corrosión localizada por picadura).

En los ambientes urbanos densamente poblados, el uso excesivo del automóvil, la quema de combustibles fósiles y la destrucción de bosques enteros incrementan vertiginosamente los niveles de CO₂ en la atmósfera, que en combinación con la humedad reaccionan con los productos de la pasta agua/cemento disminuyendo la alcalinidad del concreto (pH < 10). A este proceso se le conoce con el nombre de carbonatación del concreto.

Independientemente de las causas, cuando el acero de refuerzo se corroe se disminuye su sección trasversal y al mismo tiempo la herrumbre que se produce alrededor del material propicia aumentos de volumen que se traducen en tensiones provocando agrietamientos en el concreto, además de disminuir la adherencia y la resistencia del material.

Las manifestaciones externas de una corrosión avanzada de la varilla en una construcción, son: manchas de óxido en la superficie del concreto, agrietamientos acompañados de delaminación o incluso desprendimiento del recubrimiento. Si el proceso continúa llegará un momento en el que la varilla desaparecerá por completo y, desde luego, pone en riesgo la estructura.

A nivel mundial, esta situación ha ocasionado grandes pérdidas económicas estimadas entre el 2 y 5% del PIB de cada país. La economía se ve afectada ya sea por la reparación de las superficies dañadas o por elementos estructurales que llegan a fallar, es decir el derrumbe de la estructura. Por esta razón, diversas entidades han realizado estudios que los conduzcan a determinar el origen, efectos y posibles soluciones para contrarrestar el problema de la corrosión en estructuras de concreto reforzado.

Algunos de estos organismos son: la Portland Cement Association (PCA); American Concrete Institute (ACI); American Society for Testing and Materials (ASTM); The National Association of Corrosion Engineers (NACE International) y Réunion Internationale des Laboratoires et Experts des Matériaux, Systèmes de Constructions et Ouvrages' (RILEM).

A través de las investigaciones se han llegado a establecer los factores principales que influyen en el desarrollo del proceso de corrosión en el acero de refuerzo del concreto, siendo estos:

Factores que dependen directamente de la calidad del concreto: la relación A/C, la cantidad y tipo de cemento usado, características de los agregados y su proporción, uso de aditivos, la compactación, el curado, la porosidad y permeabilidad, entre otros.

Factores que dependen del uso de la estructura, como son: solicitaciones accidentales o diferentes a las calculadas originalmente, cambio de uso de suelo.

Factores dependientes del entorno de servicio: temperatura, humedad relativa, contaminación ambiental, vientos dominantes, presencia de iones cloruro, etc.

Todos estos factores en forma aislada o combinada resultan en una estructura con mayor o menor durabilidad. En general, para alcanzar un concreto durable será necesario cuidar que los componentes del material sean sanos y resistentes además de vigilar los métodos de proporcionamiento empleados; las técnicas de compactación y curado aplicadas; así como el considerar las características del entorno en el que se construye la estructura, las condiciones de contacto y de servicio.

A la par de los aspectos antes mencionados, es recomendable implementar programas de inspección y mantenimiento para controlar los posibles trabajos de saneamiento o reparación de defectos en caso de presentarse, buscando siempre el garantizar la conservación y el buen funcionamiento de la estructura.

Emma Paredes Camarillo es Doctora en Arquitectura de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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