Proceso de Carbonatación en el Hormigón y Deterioro por Ataque de Sulfatos

Describir el proceso de carbonatación y determinación de la velocidad de avance de la misma

La carbonatación es un proceso lento que ocurre en el hormigón, donde la cal apagada (hidróxido cálcico libre) del cemento reacciona con el dióxido de carbono del aire formando carbonato cálcico. Esta reacción necesariamente se produce en medio acuoso, ya que el dióxido de carbono reacciona con el agua formando ácido carbónico, el cual reaccionará con el hidróxido de calcio, obteniendo como resultado el carbonato de calcio y agua. Dado que la carbonatación provoca un descenso del pH del hormigón, esto provoca un ascenso de la velocidad de la corrosión de las armaduras.

Dado que el ingreso de dióxido de carbono es un proceso de tipo difusivo, puede estimarse que el espesor de la capa carbonatada es proporcional a la raíz cuadrada del tiempo. Dicha proporcionalidad puede expresarse como una ecuación si se conoce el valor de la constante k o constante de carbonatación.

La constante k depende básicamente de 4 parámetros:

• La concentración de CO2 en el aire.
• La permeabilidad del hormigón de recubrimiento.
• La humedad relativa del hormigón de recubrimiento (que depende de la humedad relativa del ambiente y, en parte, de la calidad del material).
• El contenido de CaO en la pasta de cemento hidratada del recubrimiento (que depende del contenido de cemento en el hormigón, de su grado de hidratación y del tipo de cemento).

Mejorando la calidad del hormigón se puede reducir el valor de la constante y retrasar el avance del frente de carbonatación, lo que equivale a aumentar el periodo de incubación y, por lo tanto, la vida útil de la estructura.

Corrosión por sulfuros y sulfatos: características

Los sulfatos de sodio, potasio, calcio o magnesio que ocurren en la naturaleza, los cuales pueden atacar al hormigón endurecido, algunas veces se encuentran en el suelo y otras disueltos en el agua adyacente a las estructuras de hormigón. Las sales de sulfato en solución ingresan al hormigón y atacan los materiales cementicios. Si en una superficie expuesta al aire se produce evaporación, los iones sulfato se pueden concentrar cerca de dicha cara y aumentar el potencial de deterioro.

Las 2 consecuencias del ataque por sulfatos sobre los componentes del hormigón mejor conocidas son la formación de etringita (aluminato de calcio trisulfato) y yeso (sulfato de calcio diidratado):

• La formación de etringita puede generar un aumento del volumen sólido, provocando expansión y fisuración.
• La formación de yeso puede provocar ablandamiento y pérdida de resistencia del hormigón.

Sin embargo, la presencia de etringita o yeso en el hormigón no constituye por sí misma una indicación de ataque por sulfatos; la evidencia de un ataque por sulfatos se debería verificar mediante análisis químicos y petrográficos. Algunos de los procesos relacionados con los sulfatos pueden dañar al hormigón incluso sin expansión. Por ejemplo, un hormigón expuesto a sulfatos solubles puede sufrir el ablandamiento de la matriz de la pasta o un aumento de su porosidad global; estos 2 efectos pueden reducir significativamente su durabilidad.