Principios de la protección catódica y su aplicación al acero en hormigón

Principios de la protección catódica y su aplicación al acero en hormigón

El acero en el hormigón suele estar protegido contra la corrosión mediante la pasivación del acero derivada de la alta alcalinidad de las soluciones de poros dentro del hormigón. Se forma una capa de óxido estable en la superficie del acero que evita la disolución anódica del hierro. La necesidad de medidas de protección adicionales surge si esta capa de óxido estable se vuelve inestable (si se produce despasivación) debido a la entrada de cloruros en la interfaz acero/hormigón o a la carbonatación del hormigón, reduciendo la alcalinidad de la solución de poros en la interfaz acero/hormigón.

En el caso de la contaminación por cloruro del hormigón, los iones de cloruro inician la despasivación que conduce a la corrosión si hay acceso de oxígeno a las áreas pasivas restantes. La despasivación y, por lo tanto, la corrosión se pueden obtener mediante el establecimiento de un potencial específico de acero/hormigón, el potencial de picadura Epit. A potenciales más positivos que Epit, un aumento brusco en la velocidad de disolución del hierro conduce a altas tasas de corrosión en pequeñas áreas localizadas de la superficie del acero, mientras que, a potenciales más bajos que Epit (es decir, más negativos), la tasa de corrosión disminuye. El objetivo de la protección catódica es desplazar el potencial del acero/hormigón a una región en la que

a) el inicio de la corrosión, o
b) si la corrosión ya ha comenzado, la continuación/propagación de la corrosión; está tan suprimido que es poco probable que se produzca un fallo por corrosión durante la vida útil de la estructura.

En el caso del hormigón armado, un fallo por corrosión puede incluir el agrietamiento y la delaminación del hormigón de recubrimiento, que puede surgir de una pérdida de metal de tan solo 50 μm de una zona de refuerzo u otro acero incrustado, debido a las tensiones de estallido generadas por productos de corrosión de gran volumen.

En las estructuras de hormigón reforzado con acero, la protección catódica se puede lograr polarizando la armadura/acero con una corriente "externa". Para ello, los ánodos se montan en superficie, se pintan o se incrustan en el hormigón y se conectan al polo positivo de una fuente de alimentación de corriente continua en el caso de protección contra corriente impresa. Alternativamente, se aplican ánodos de zinc o Al-Zn-In al hormigón y se conectan directamente al refuerzo.

El cátodo del sistema está formado por el refuerzo de acero/acero. En el caso de corriente impresa, el polo negativo de la fuente de alimentación de corriente continua está conectado al acero/refuerzo incrustado. En el caso de la protección catódica del ánodo galvánico, el ánodo galvánico (normalmente zinc) se conecta directamente al refuerzo/acero.

El hormigón, en particular la solución de poros, proporciona el electrolito para permitir el flujo de corriente y el movimiento iónico asociado. El cambio del potencial de acero/hormigón se indica mediante electrodos que se incrustan en el hormigón o se colocan en la superficie del hormigón y se utilizan, junto con la instrumentación adecuada y las conexiones al refuerzo/acero, para medir los potenciales de acero/hormigón/electrodo.