ES2304097B2 - Kit para la determinacion "in situ" del estado de pasivacion de armaduras en hormigones armados o pretensados. - Google Patents
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Abstract
Kit para la determinación "in situ"
del estado de pasivación de armaduras en hormigones armados o
pretensados.
La presente invención tiene por objeto un kit
que comprende dos reactivos A y B, así como una carta de colores,
que permiten determinar de una forma fiable y precisa, a través de
medidas de pH aplicadas sobre un testigo de hormigón armado del
elemento a tratar, tanto el estado pasivo como el activo del acero
utilizado para la fabricación de hormigones armados o pretensados,
con el fin de determinar el riesgo de corrosión. Los reactivos A y
B, son disoluciones de los indicadores amarillo de alizarina R y
carmín índigo, respectivamente.
El ámbito de aplicación de la presente invención
se centraría en todo tipo de hormigones armados utilizados tanto en
construcciones civiles como ingenieriles, sobre los que sea
necesario realizar estudios de durabilidad por presentar signos de
corrosión de armaduras u otros elementos de acero embebidos.
Description
Kit para la determinación "in situ"
del estado de pasivación de armaduras en hormigones armados o
pretensados.
La presente invención tiene por objeto un kit
que comprende dos reactivos A y B, así como una carta de colores,
que permiten determinar de una forma fiable y precisa, a través de
medidas de pH aplicadas sobre un testigo de hormigón armado del
elemento a tratar, tanto el estado pasivo como el activo del acero
utilizado para la fabricación de hormigones armados o pretensados,
con el fin de determinar el riesgo de corrosión. Los reactivos A y
B, son disoluciones de los indicadores amarillo de alizarina R y
carmín índigo, respectivamente.
El ámbito de aplicación de la presente invención
se centraría en todo tipo de hormigones armados utilizados tanto en
construcciones civiles como ingenieriles, sobre los que sea
necesario realizar estudios de durabilidad por presentar signos de
corrosión de armaduras u otros elementos de acero embebidos.
En referencia a la durabilidad del hormigón
armado, si bien la elevada alcalinidad del hormigón preserva al
acero frente a la corrosión, la penetración de anhidrido carbónico
(CO_{2}) través de los poros del hormigón causa la carbonatación
del mismo y la desprotección del acero. La consecuencia es
evidente: la corrosión electroquímica de las armaduras y los
elevados costes asociados a la rehabilitación de las estructuras
deterioradas.
El hormigón supone una barrera física que separa
el acero de la atmósfera; de este modo, en la interfase
acero-hormigón se forma una capa pasivante y
autorregenerable (J.R. Gancedo et al., "AES study of the
passive layer formed on iron in saturated hydralime
solutions", Corrosion, NACE, 45, 1989, p. 976) debida
a un proceso de carácter esencialmente electroquímico (K.K.
Sagoe-Crentsil & F.P. Glasser, "Steele
in concrete, Part I, a review of the electrochemical and
thermodynamic aspects" Glusser. Mag. Concrete Research,
41, 1989, pp. 205-212) y basado en la elevada
alcalinidad del hormigón (pH entre 12.5 y 13.5), provocada por los
hidróxidos de calcio, sodio y potasio disueltos en la solución
acuosa de la red de poros del mismo (P. Schiessl,
"Corrosion of reinforcement", CEB boletín, 152,
1984, pp. 73-93), así como en la existencia de
un potencial electroquímico apropiado. El acero de este modo
permanecerá indefinidamente pasivo, a menos que se produzca una
disminución del valor de pH, necesaria para iniciar la destrucción
del estado pasivo.
La desprotección de las armaduras del hormigón
se debe fundamentalmente a su carbonatación, a la existencia de
humedad y a la presencia de iones despasivantes, sobre todo
cloruros. En cualquier caso, estos factores posibilitan que se
produzca, local o generalizadamente, un pH en el hormigón por
debajo de un valor crítico.
Tan pronto como el hormigón endurecido comienza
a carbonatarse, incluso a concentraciones de dióxido de carbono
atmosférico del 0.03% en volumen (I. Sirvent,
"Tecnología y terapéutica del hormigón armado, Tomo I";
Instituto Técnico de la Construcción, cap. VIII, 1997, pp.
749-823) o similares, existirán en el hormigón
dos zonas con valores de pH diferentes, una interna de pH superior a
12 y otra externa de pH cercano a 7. Cuando las armaduras se
encuentran en la zona carbonatada, a valores de pH inferiores a 11,
se produce la desaparición de la capa pasiva del acero (CEB
Commission 5, "Strategies for testing and assessment of
concrete structures", CEB boletín, 243, 1998, pp.
76-92). Otros autores indican la necesidad de
alcanzar en el hormigón un pH por encima de 11.7, e incluso 11.4 en
ciertos casos, para que el acero esté totalmente protegido contra la
corrosión (O.E. Gjorv, "Steel corrosion in reinforced
and pretenssed concrete structures", Nordisk betong, 2,
1982, pp. 147-151; N. Saeki et al.,
"Influence of carbonation and sea water on corrosion of steele
in concrete"; Trans. Jap. Concrete Inst., 6, 1984, pp.
155-162; L. Krajci & I. Janotka,
"Measurement techniques for rapid assessment of carbonation in
concrete"; ACI Materials Journal, 97, 2000, pp.
168-171).
Así mismo, la carbonatación puede provocar el
aumento del cloruro libre en el hormigón en cantidad suficiente
como para romper localmente las películas de óxidos de hierro
pasivantes, desencadenando la corrosión en forma de picaduras
(J.A. González, "Control de la corrosión: estudio y
medida por técnicas electro químicas"; CSIC, cap. XII,
1989, pp. 323-365) donde se disuelve el
acero.
La forma más frecuente y simple para determinar
la pasivación o despasivación del acero en el hormigón armado o
pretensado consiste en la aplicación "in situ" de un
indicador que cambie de coloración en función del pH. Para ello se
viene utilizando tradicionalmente una disolución de fenolftaleína
al 1% en etanol, indicador que vira de incoloro a púrpura en el
intervalo de pH que va desde 8.5 a 10.0. Si el hormigón en que se
encuentra embebida la armadura adquiere la coloración púrpura, es
indicativo de que ésta se encuentra pasivada, es decir, tiene una
capa de óxido de hierro impermeable al oxígeno que la protege
frente a la oxidación. En cambio, si no hay modificación del color,
es indicativo de que la armadura de acero ha perdido la capa de
pasivación, está activa y es posible su corrosión si las condiciones
son favorables para ello. El test debe realizarse sobre la
superficie limpia del testigo o muestra de hormigón recién
extraída, para evitar la carbonatación superficial del mismo que
provocaría un pH neutro y la consiguiente invalidez del test (J.
Calavera, "Patología de estructuras de hormigón armado y
pretensado, Tomo I", INTEMAC, cap. X, 1996, pp.
237-266).
Sin embargo, la reducción del pH del hormigón
por carbonatación a valores comprendidos entre 9.0 y 11.4 supone, a
pesar de la coloración rojiza-púrpura, la
desaparición de la capa pasiva del acero, siendo estos valores
significativamente distintos de los indicados por el test de la
fenolftaleína. En definitiva, la fenolftaleína resulta totalmente
fiable cuando establece el estado activo del acero de un hormigón
armado (a pH inferiores a 8.5 es incolora y el acero está
despasivado); pero no es concluyente si se pretende determinar la
pasivación (en el intervalo pH comprendido entre 9.0 y 11.4 la
fenolftaleína ha virado a púrpura y el acero está despasivado).
Solo cuando el pH es superior a 11.7 dicho test vuelve a ser
completamente fiable.
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La Figura 1 muestra dos bandas con la transición
de colores que se produce durante el viraje de cada uno de los dos
reactivos, permitiendo determinar con el reactivo A, si hay
pasivación (color rojo, pH superior a 11.7) y si hay activación con
el reactivo B (color azul, a pH inferior a 11.4).
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La forma más frecuente y simple para determinar
la pasivación o despasivación del acero en el hormigón armado o
pretensado consiste en la aplicación "in situ" de un
indicador que cambie de coloración en función del pH. Para ello se
viene utilizando tradicionalmente una solución de fenolftaleína al
1% en etanol, indicador que vira de incoloro a rojo púrpura en el
intervalo de pH que va desde 8.5 a 10.0. El hecho de que el
hormigón en que se encuentra embebida la armadura adquiera la
coloración púrpura, es indicativo de que ésta se encuentra pasivada,
es decir, tiene una capa de óxido de hierro impermeable al oxígeno
que la protege frente a la oxidación. En cambio, si no hay
modificación de color, es indicativo de que la armadura de acero ha
perdido la capa de pasivación, está activa y es posible la
corrosión de la misma si las condiciones son favorables para
ello.
Sin embargo, la despasivación del acero puede
tener lugar en zonas no indicadas por el ensayo de la
fenolftaleína: la reducción del pH del hormigón por carbonatación a
valores inferiores a 11.4 supone la desaparición de la capa pasiva
del acero, y esto puede suceder a valores significativamente
distintos de los indicados por la fenolftaleína. En definitiva,
este indicador resulta totalmente fiable cuando establece el estado
activo del acero de un hormigón armado o pretensado (a pH
inferiores a 8,5 es incolora y el acero está despasivado); pero no
es concluyente si se pretende determinar la pasivación (en el
intervalo pH comprendido entre 9.0 y 11.7 la fenolftaleína ha
virado a púrpura y el acero está despasivado).
En consecuencia, se propone un kit compuesto por
dos reactivos A y B que permiten determinar con gran fiabilidad
tanto el estado pasivo (pH superior a 11.7) como el activo (pH
inferior a 11.4) del acero utilizado para la fabricación hormigones
armados o pretensados. Los reactivos propuestos son disoluciones de
los indicadores: amarillo de alizarina R y carmín índigo, que son
productos químicos comerciales que hasta la fecha han tenido
aplicación en el área de la química analítica (indicadores para
volumetrías) y en la industria alimentaria (carmín índigo es un
aditivo colorante E-132), pero que no se han
empleado en el área de la construcción.
El reactivo A comprende una primera disolución
del indicador amarillo de alizarina R al 1% en cuatro partes de
acetona por una de etanol, que vira de amarillo a rojizo en un rango
de pH de 10,1 a 12,0, señalando de modo certero la pasivación del
acero cuando se ha desarrolado completamente el color rojo. Por otro
lado, el reactivo B es una solución de índigo carmina al 1% en
acetona y agua a partes iguales, que vira de azul a amarillo en un
rango de pH de 10.0 a 11.4, permite concluir sin lugar a dudas la
existencia del estado activo del acero embebido en el
hormigón.
hormigón.
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La presente solicitud de patente de invención
comprende un Kit para la determinación precisa "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados. La invención hace referencia a un método
basado en el uso de un kit compuesto por dos disoluciones de sendos
indicadores (reactivos "A" y "B") y una carta de colores
que permiten determinar con total fiabilidad tanto el estado pasivo
(pH superior a 11.7) como el activo (pH inferior a 11.4) de las
armaduras de acero en hormigones. El mencionado kit comprende una
primera disolución del indicador amarillo de alizarina R al 0,5% en
una mezcla compuesta de 4 partes en volumen de acetona por una de
etanol (reactivo "A"), que vira de amarillo a rojizo en un
rango de pH de 10.1 a 12.0, señalando de modo certero la pasivación
del acero cuando se ha desarrollado completamente el color rojo.
Por otro lado, la disolución de carmín índigo al 0,5% en una mezcla
de acetona y agua a partes iguales en volumen (reactivo "B"),
que vira de azul a amarillo en un rango de pH de 10.0 a 11.4,
permitiendo asegurar la existencia del estado activo del acero
embebido en el
hormigón.
hormigón.
También se aporta la descripción de la carta de
colores (figura 1) incluida en el citado Kit, que permite elucidar
con gran fiabilidad tanto el estado pasivo (pH superior a 11.7)
como el activo (pH inferior a 11.4) de las armaduras.
\newpage
Para la realización del ensayo, una vez extraído
el testigo o muestra de hormigón armado del elemento constructivo,
se procedería a su limpieza mediante cepillado, seguidamente se
impregnaría un área superficial que abarcase toda la longitud del
mismo con el reactivo "A". Transcurrido aproximadamente un
minuto, si las armaduras embebidas se encuentran en la zona que
adquiere una coloración rojiza, es indicativo de un estado de
pasivación; en el caso de que la coloración sea
amarillo-anaranjada, se procede a impregnar un área
anexa similar a la anterior con el reactivo "B", evitando el
solapamiento de ambas zonas. Transcurrido aproximadamente otro
minuto, si las armaduras embebidas se encuentran en la zona que
adquiere una coloración azul, es indicativo de un estado de
activación, y consecuentemente, posible corrosión de las mismas. El
estudio de colores y su interpretación se facilita mediante el uso
de la carta de colores suministrada (Figura 1).
Claims (5)
1. Kit para la determinación "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados, caracterizado porque comprende dos
reactivos A y B, así como una carta de colores, que permiten
determinar de una forma fiable y precisa, a través de medidas de pH
aplicadas sobre un testigo de hormigón armado del elemento a
tratar, tanto el estado pasivo como el activo del acero utilizado
para la fabricación de hormigones armados.
2. Kit para la determinación "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados, según reivindicación 1, caracterizado
porque el reactivo "A" comprende un 0.5% del indicador
amarillo de alizarina R disuelto en una mezcla compuesta de cuatro
partes en volumen de acetona por una de etanol.
3. Kit para la determinación "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados, según reivindicación 1, caracterizado
porque el reactivo "B" comprende un 0.5% del indicador carmín
índigo disuelto en una mezcla compuesta de acetona y agua a partes
iguales en volumen.
4. Kit para la determinación "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque tras aplicar el reactivo A sobre la
superficie de dicha muestra, el desarrollo completo de una
coloración roja en la superficie del testigo de hormigón armado o
pretensado, indica con total fiabilidad la pasivación del acero
embebido en el hormigón a pH superior a 11.7.
5. Kit para la determinación "in
situ" del estado de pasivación de armaduras en hormigones
armados o pretensados, según reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque tras aplicar el reactivo B sobre la
superficie de dicha muestra, el desarrollo completo de una
coloración azul en la superficie del testigo de hormigón armado o
pretensado, indica con total fiabilidad el estado activo del acero
embebido en el hormigón a pH inferior a 11.4.
Priority Applications (2)
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2008
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