La durabilidad de las estructuras de concreto reforzado radica en la capacidad que tiene el material tanto para evitar el ingreso de agentes agresivos como el agua, el oxígeno, el dióxido de carbono, y los cloruros, como para soportar ciertas concentraciones sin ver comprometida su integridad.
En el caso del dióxido de carbono (CO2) y los cloruros, uno de los parámetros para evaluar dicha capacidad está dado por el valor del pH del agua del poro del concreto. A mayor pH se requiere, en el caso de la carbonatación, mayor cantidad de CO2 para carbonatar el concreto y, en el caso de la corrosión por cloruros, mayor concentración de cloruros para iniciar la corrosión del acero de refuerzo. Cabe decir que la carbonatación del concreto puede afectar el pH del agua del poro. Este fenómeno se debe a la reacción de los productos del cemento hidratado con el CO2 presente en la atmósfera. Como resultado de esta reacción, el pH de la solución del poro puede descender desde unidades mayores a 12.5 hasta aproximadamente 8. Bajo estas condiciones, el acero de refuerzo pierde su estado pasivo y se torna vulnerable a la corrosión.
El método más común para determinar la profundidad de carbonatación en concreto es usando un indicador ácido-base de color (solución de fenolftaleína) rociada sobre una superficie recién expuesta del concreto. Sin embargo, esta técnica sólo indica un valor aproximado de pH, indicando cuando el concreto tiene un pH menor de 8.2 o mayor de 10.0. Como este indicador es sólo una aproximación, es deseable una forma más precisa de determinar el pH. El método denominado Lixiviación In-Situ (LIS), puede ser usado para estudiar el pH inicial de la solución del poro y los cambios debidos a la carbonatación, ofreciendo una información más precisa que la prueba de la fenolftaleína.
En este texto se exponen las experiencias de una aplicación del LIS, en cuyo estudio se utilizaron especímenes obtenidos de cilindros de concreto preparados con cementos puzolánicos. Los especímenes, respecto a los materiales se prepararon de acuerdo a las normas ASTM y las mezclas se diseñaron de acuerdo al procedimiento del ACI. En una investigación paralela se evalúa el comportamiento frente a la corrosión de barras de refuerzo en concreto carbonatado. Se elaboran, con las mismas mezclas, especímenes prismáticos de concreto, reforzados con dos barras de refuerzo paralelas (del #3) que sobresalen de la cara superior. Las barras de refuerzo fueron coladas con una separación de 50 mm en los especímenes, mientras que un electrodo interno de referencia se embebe en su centro. Después de desmoldados, los especímenes fueron puestos a madurar bajo condiciones de laboratorio por más de un año, antes de que fueran expuestos a un ambiente rico en CO2 (4%) con el fin de acelerar el proceso de carbonatación.
Para obtener la concentración de CO2 y la humedad relativa (HR) deseada dentro de la cámara, fue usada una mezcla de flujo de CO2 puro y aire a 2 diferentes niveles de humedad. Para determinar el pH del agua del poro del concreto antes de la carbonatación, se usaron cilindros de concreto de control. En resumen, los resultados antes de la carbonatación mostraron un pH dependiente de la cantidad de cemento usado como material cementante para mezclas con las mismas características. El valor del pH final después de la exposición a la carbonatación acelerada fue menor conforme menor cantidad de cemento se utilizó como material cementante. Los resultados son correlacionados con el inicio de la corrosión en pruebas paralelas, para evaluar el balance entre las propiedades mejoradas del concreto y la susceptibilidad a la corrosión inducida por la carbonatación en
cementos mezclados.
Referencia: Moreno, E. I., "Determinación del pH de la solución de los poros de concreto después de un proceso acelerado de carbonatación", en Ingeniería, Revista Académica de la FI-UADY, 10-3, pp.5-12, 2006.
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