Carbonatación de estructuras de hormigón
La microestructura del hormigón es tal que tiene poros capilares en la medida del 28%. La extensión de los poros depende de la calidad del hormigón y de la presencia de agua en el momento de la mezcla del hormigón. Hacer hormigón más denso con menos relación agua/cemento reduce la cantidad de poros. Estos poros se crean debido a la evaporación del exceso de agua libre durante el refuerzo de la masa de hormigón. Estos poros están interconectados y van dentro de la masa de concreto de la superficie de las estructuras de concreto.
La carbonatación del hormigón es un proceso mediante el cual el dióxido de carbono del aire penetra en el hormigón a través de los poros y reacciona con hidróxido de calcio para formar carbonatos de calcio. Se ha visto que la conversión de Ca (OH)2 en CaCO3 por la acción del CO2 resulta en una pequeña contracción.
Veremos otro aspecto de la carbonatación, ya que el CO2 por sí solo no es reactivo. En presencia de humedad, el CO2 se transforma en ácido carbónico diluido, que ataca el hormigón y también reduce la alcalinidad del hormigón (es decir, reduce el valor de pH).
El aire contiene CO2. La concentración de CO2 en el aire rural puede ser de alrededor del 0,03% en volumen. En las grandes ciudades, el contenido puede llegar hasta el 0,3 por ciento o, excepcionalmente, hasta el 1,0 por ciento. En el túnel, si no está bien ventilado, la intensidad puede ser mucho mayor.
El valor de pH del agua de poros en el hormigón endurecido es generalmente de 12,5 a 13.5 dependiendo del contenido alcalino del cemento. La alta alcalinidad forma una fina capa de pasivación alrededor del refuerzo de acero y la protege de la acción del oxígeno y el agua. Mientras el acero se coloque en una condición altamente alcalina, no se corroerá. Tal condición se conoce como pasivación.
En la práctica real, el CO2 presente en la atmósfera en una concentración menor o mayor, penetra en el concreto y carbonata el concreto y reduce la alcalinidad del concreto. El valor de pH del agua de poros en la pasta de cemento endurecido, que era de alrededor de 13, se reducirá a alrededor de 9,0. Cuando todo el Ca (OH)2 se haya carbonatado, el valor de pH se reducirá hasta aproximadamente 8,3. En un valor de pH tan bajo, la capa protectora se destruye y el acero se expone a la corrosión.
La carbonatación del hormigón es una de las principales razones de la corrosión del refuerzo. Por supuesto, el oxígeno y la humedad son los otros componentes necesarios para la corrosión del acero incrustado.
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