carbonatación del hormigón

Qué es la carbonatación del hormigón y cómo prevenirla

Ingeniería Civil y Transporte
 30-mar-2022 | Structuralia Blog

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La carbonatación del hormigón es una reacción química natural del contacto de este material con el acero y puede convertirse en una patología estructural, en este artículo te contamos muchos más detalles y cómo prevenirla. 

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¿Qué es la carbonatación del hormigón y cómo prevenirla?

El hormigón a pesar de ser un material relativamente fácil de utilizar en la construcción y sobre todo muy común, tiene detrás una serie de procesos químicos complejos. Uno de ellos, es la carbonatación del hormigón, que en algunos casos es considerado como una patología ya que cambia las propiedades del material de tal manera que puede llegar a afectar la resistencia mecánica del hormigón.

En realidad la carbonatación del hormigón es un proceso natural por el cual atraviesa este material a lo largo de su vida, si es cierto que puede llegar a agravarse y con la colaboración de otros agentes externos convertirse en una patología importante para una estructura de hormigón con consecuencias graves.

El hormigón armado

El hormigón no es más que una mezcla que se logra uniendo en distintas proporciones cemento, agua, arena, y grava; y que logra, una vez que el agua reacciona con el cemento, solidificarse y alcanzar una importante resistencia a las cargas de compresión. Pero en contrapartida es un material bastante rígido por sí solo y con dificultades para resistir fuerzas de corte.

Dicha desventaja se solventa con la adición de barras de hierro a lo largo y ancho del elemento estructural que se fabrique en hormigón para dotarlo de cierta elasticidad y resistencia a varios tipos de cargas, a los que se someten las estructuras habitualmente. Con la salvedad que en el contacto de estos dos materiales tiene que mantener un PH muy específico para no acelerar oxidación del acero, lo cual es la consecuencia final de la carbonatación del hormigón.

¿Qué es la carbonatación del hormigón?

El hormigón dentro de su mezcla contiene hidróxido de calcio, y cuando el dióxido de carbono que se encuentra en el aire logra penetrar el hormigón reacciona con este para crear carbonatos de calcio, y por ende, reducir el pH del material hasta 9. Hasta el momento no sucede nada grave, el problema viene en la interacción entre el hormigón y la capa de óxido que se encuentra en los hierros que se utilizan para armar el hormigón.
 
Cuando se llega a un pH tan bajo, la capa protectora de óxido que rodea una barra de acero empieza a acelerar su descomposición y a aparecer la corrosión del propio elemento de acero. Todo esto se da de manera potenciada en medios donde la humedad es muy alta ya que cuando penetra los poros del concreto y se evapora, queda el CO2 de forma gaseosa, propiciado por una serie de factores que propician la aparición de una patología seria en el hormigón armado.

CARBONATACIONSección de elemento estructural carbonatado. Fuente: krystalinetechnology

Factores que propician la carbonatación del hormigón

Contenido de humedad del concreto

Como lo hemos mencionado antes, la humedad es un factor potenciador para la Carbonatación, a partir del 50 o 55 % de humedad relativa es donde se encuentra el punto más alto para propiciar esta reacción química. Sorprendentemente, a partir del 75 % de humedad relativa, la situación se revierte ya que los poros quedan bloqueados progresivamente por el agua.

Permeabilidad del concreto

Cuando la mezcla de hormigón da un resultado demasiado poroso da lugar a que el agua se aloje en ellos y facilite la carbonatación, esto es muy común en mezclas con una inadecuada relación entre agua y cemento, en una mala compactación y falta de vibración, en la falta de uso de Puzolanas Como ceniza volante o humo de sílice, o de un curado inapropiado del hormigón.

Recubrimiento y defectos en la superficie

Podemos encontrarnos con casos donde exista una alta carbonatación a pesar de tener un hormigón bastante impermeable, ya que un mal recubrimiento o defectos en la superficies tales como grietas, taladros o cortes, pueden convertirse en canales de acceso directo al acero armado. Y este suele ser de los factores más graves, y donde más rápido se ven los efectos de la carbonatación en la integridad del material.

Prevención a la carbonatación del hormigón

La carbonatación, cuando llega a desarrollarse en profundidad y afectar el acero, puede llegar a convertirse en un daño irreparable en el elemento de hormigón. Es por esto que lo ideal, y la tarea de los profesionales ingenieros y arquitectos, es prevenir la posible afectación del hormigón por esta reacción, o en su defecto, detectarlo en fases prematuras cuando todavía se mitigar el efecto.

Las medidas preventivas que pueden aplicarse van dirigidas a los factores que aceleran los efectos de la carbonatación, los cuales hemos mencionado anteriormente, y por ende evitar la bajada en el PH en el interior. Los tratamientos preventivos más comúnmente utilizados son: 

    • Inhibidores de corrosión: Son sustancias químicas que suelen ser añadidas a un medio corrosivo en concentraciones pequeñas, actuando sobre la superficie de un metal y anulando la reacción anódica, catódica o ambas. Algunos pueden ser utilizados en la mezcla cementicia directamente.

    • Pinturas anti-carbonatación: Son pinturas que tienen capacidad para tapar los poros del hormigón evitando así que alojen el CO2 que posteriormente activará la carbonatación del hormigón.

    • Tratamientos hidrófugos: Pueden ser aditivos para la mezcla fresca del hormigón o pueden ser pinturas aplicadas sobre la superficie del hormigón con prestaciones parecidas a las pinturas.

Tratamientos a posteriori

Como ya hemos dicho, en fases muy avanzadas de la carbonatación es muy difícil revertir los efectos en el hormigón armado. Cuando ya es muy tarde para prevenir la carbonatación, y se debe subsanar el daño de alguna manera, se acude a una reparación manual de las zonas más afectadas, picando el hormigón puntualmente hasta descubrir el acero, limpiarlo, aplicar algún inhibidor y volver a cerrar con mezclas cementicias preferiblemente hidrófugas.

armaduras-en-proceso-reparacion

Tratamiento invasivo de la carbonatación en pilar de hormigón armado. Fuente: ObrasInsignia.com

Aún así, existe una alternativa menos intrusiva pero un poco más compleja. La re-alcalinización y extracción de cloruros es una técnica que se puede aplicar sobre estructuras ya carbonatadas para ayudar a revertir el daño causado. Se ejecuta imponiendo una circulación de corriente de manera que funcione de forma catódica a la estructura, con el inconveniente de que se debe dejar en funcionamiento durante toda la vida de servicio de la estructura. 

Ambas soluciones implican obras importantes en la estructura, y por lo tanto costes elevados, pero son necesarias para asegurar la integridad de una estructura de hormigón armado afectada por la carbonatación. Es por esto que se debe tomar muy en serio esta reacción química antes de que llegue a instancias de difícil solución o incluso de pérdida completa de la integridad de la estructura.

 

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