Carbonatación del concreto

La carbonatación del concreto ocurre por la presencia de dióxido de carbono atmosférico (aire o agua) que reacciona con la humedad dentro de los poros del concreto generando la perdida de PH en el concreto ya que convierte el hidróxido de calcio (Ca(OH)2) a carbonato de calcio (CaCO3) pasando de un PH alto a un PH neutral, por consiguiente se produce la corrosión en la armadura de acero de refuerzo.

Carbonatación del concreto

Es importante resaltar que una de las propiedades del concreto es generar un entorno alcalino alto que protege el acero de refuerzo contra la corrosión debido a que se genera una capa de oxido pasivo sobre la superficie del acero que permanece estable dentro del concreto por su ambiente altamente alcalino, el cual se caracteriza por tener un rango de PH de 12 a 13 pero cuando el proceso de carbonatación inicia y genera contacto con el acero de refuerzo la capa de oxido pasiva que lo protege deja de ser estable y en este punto pasa a tener un PH por debajo de 9 incitando la corrosión del acero de refuerzo; por lo cual este proceso físico-químico genera un agrietamiento y fisuramiento en el recubrimiento de la estructura de concreto reforzado donde a partir de este momento el acero de refuerzo queda expuesto a agentes exógenos que genera su corrosión.

Aunque este proceso es lento con el tiempo puede ser muy riesgoso para la estructura y muy costoso de reparar debido a que el acero pierde parte de su sección transversal original generando con el tiempo disminuciones drásticas que ocasiona la perdida de adherencia entre el concreto y el acero.

Factores a considerar durante la construcción de concreto reforzado.

El aumento de la carbonatación depende del contendido de humedad y permeabilidad del concreto, este proceso avanza rápida y constantemente cuando la humedad relativa del concreto es alta lo que significa que hay gran concentración de agua en los poros del concreto que permiten la disolución de cantidades significativas de hidróxido de calcio (Ca(OH)2). 

Por otro lado tener un concreto permeable implica que la carbonatación avanza rápidamente debido a que el dióxido de carbono (CO2) presente en el ambiente (aire o agua) penetra y se expande a través del concreto.

Durante el proceso constructivo de una estructura de concreto reforzado se debe garantizar:

  • Buen transporte y colocación del concreto.
  • Nivel de compactación de concreto.
  • Buena calidad y cantidad del cemento a utilizar en la producción de concreto según tipo de resistencia.
  • Uso de puzolanas (ceniza volante o humo de sílice).
  • Cumplimiento en la relación agua cemento del concreto (Se recomienda que sea baja)
  • Tiempos de curado en el concreto

Al asegurar las condiciones descritas anteriormente se obtiene un concreto de baja permeabilidad y se evita la aparición de fisuras o grietas, las cuales en caso de presentarse deben ser corregidas en su momento con el fin de impedir que la carbonatación sea mucho más rápida y temprana.

¿Cómo detectar la carbonatación en el concreto?

Para detectar el fenómeno descrito anteriormente se debe realizar primero una inspección visual de la estructura, identificando posibles patologías referente a fisuración o agrietamiento en la superficie del concreto, una vez identificada esta zona se procederá a picar o romper una parte del concreto preferiblemente cerca de un borde y que esta área a picar haga parte del recubrimiento del acero de refuerzo, la muestra obtenida se deberá limpiar muy bien eliminando el polvo residual y posteriormente se procede a realizar el test de fenolftaleína.

La fenolftaleína es un compuesto químico orgánico que indica el PH existente en un elemento, para realizar este test se debe rociar sobre espécimen extraído de la estructura de concreto reforzado, inmediatamente se identificará el área del espécimen que cambia a un color rosado lo que significa que el PH de esta zona es superior a 9 y por ende se evidencia la parte sana del concreto, mientras que la zona carbonatada en la muestra de concreto no cambiará de color. Teniendo en cuenta las áreas identificadas en el espécimen donde se realizó la prueba se podrá definir que tan avanzado esta el proceso de carbonatación donde se establece un porcentaje de área afectada en el concreto por este proceso físico-químico.

Reparación de carbonatación de en el concreto

El primer paso para reparar un concreto carbonatado consiste en realizar un diagnostico inicial antes de cualquier tipo de intervención, la cual consiste en analizar el estado actual de los elementos estructurales y en caso de evidenciar daños se deberá identificar su naturaleza, causa y grado de afectación.

El error mas recurrente en este tipo de reparación de daños por carbonatación cosiste en resanar las áreas superficiales que normalmente cubren aproximadamente el 20% de toda el área de la superficie de elemento estructural, pero el área total de esta área identificada ya ha sido carbonatada en su totalidad. Al reparar solo el daño visible sin tener en cuenta el grado de afectación total en un corto periodo de tiempo iniciara nuevamente el fisuramiento y agrietamiento en la superficie de concreto.

Elegir el proceso de protección del elemento contra la carbonatación dependerá de su estado, si el grado de afectación resultante de la carbonatación es amplio se deberá preparar la superficie de concreto mediante un picado manual o mecánico removiendo el recubrimiento hasta llegar a la superficie de acero de refuerzo sobre el cual se hará una limpieza mediante medios mecánicos o manuales con el fin de eliminar el óxido presente en el acero, posteriormente se recupera el recubrimiento del elemento y se protege realizando un revestimiento en la superficie a través de líquidos o capas protectoras de anticarbonatación. Si se identifica una corrosión que haya generado una perdida significativa en la sección transversal del acero se deberá recurrir a una reparación estructural bajo la asesoría de un ingeniero estructural o patólogo.

La protección externa del concreto para evitar la carbonatación se puede realizar a través inhibidores que tratan la corrosión existente en el acero (aplicación a través de rodillo o aerosol), posteriormente de aplica el revestimiento de anticarbonatación cuya función es detener el ingreso de dióxido de carbono en el elemento de concreto reforzado. A continuación se presentan los tipos de protección de recubrimientos de anticarbonatación usados:

  • Impregnación: Tratamiento mediante la aplicación de productos líquidos aplicados sobre la superficie del concreto con el fin de disminuir la porosidad superficial y aumentar la resistencia superficial del elemento de concreto. La capa resultante de la aplicación de este producto es la que impide el ingreso del dióxido de carbono.
  • Impregnación hidrófoba: Tratamiento mediante la aplicación de productos líquidos aplicados sobre la superficie del concreto. Este proceso no rellena la porosidad pero genera una superficie impermeable, previniendo que el agua no circule por los poros del concreto.
  • Revestimientos: Proceso en el cual se genera una capa protectora continua y uniforme de espesores que oscilan de 1mm a 5mm sobre la superficie del concreto creando una superficie impermeable ante el agua y el dióxido de carbono.

Conclusiones

  • Si bien sabemos que uno de los fundamentos básicos de la patología en la construcción es que las fisuras (síntomas) hablan por sí solas e indican como se están moviendo los materiales, es de suma importancia hacerle seguimiento a este de comportamiento ya que nos da indicios de situaciones físico-químicas ante agentes externos o problemas internos estructurales que a futuro pueden comprometer la durabilidad de una edificación.
  • Se debe realizar un buen control durante la selección de materiales que serán destinados para la producción de concreto, así como su proceso de mezclado, transporte, compactación y curado del concreto.
  • La vida útil de un proyecto esta ligada a la etapa de operación y de mantenimientos preventivos. 

Bibliografía

Palabras clave

Carbonatación, dióxido de carbono, fenolftaleína, cemento, concreto, concreto reforzado, acero de refuerzo, fisuras, grietas, oxidación, corrosión.

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