IONES SILICATO COMO INHIBIDORES DE CORROSION PARA ACERO DE CONSTRUCCION: EVALUACION EN MORTEROS

L. MORAN AYALA; M.VÁZQUEZ; M. B. VALCARCE

Mar del Plata

Congreso; SAM CONAMET; 2022

SOCIEDAD ARGENTINA DE MATERIALES

El hormigón armado es ampliamente utilizado en la industria de la construcción. Si bien se trata de un material duradero, con estructuras en pie que superan ampliamente los 100 años, puede presentar fallas relacionadas con la corrosión del acero de refuerzo. Los entornos de servicio más agresivos son los ricos en iones cloruro. Éstos pueden provenir del emplazamiento en ambiente marino, del contacto con sales de deshielo o bien pueden estar asociados al empleo de arenas contaminadas. En todos los casos, la presencia de iones cloruro acelera el deterioro por corrosión del acero y compromete la vida útil de la estructura en condiciones de servicio. Los inhibidores de corrosión son una opción común para mitigarla, ya que son rentables y fáciles de aplicar. Resultados previos obtenidos en solución que simula la composición de los poros en hormigón (SSP), muestran que los iones de silicato son efectivos contra la corrosión en ambientes contaminados con cloruro [1]. El propósito de esta investigación es ampliar ese estudio, analizando diferentes formas de aplicar silicatos y evaluando la respuesta del acero de refuerzo en barras embebidas en mortero (para ser comparadas con resultados en SSP). El estudio se realizó utilizando muestras de mortero cilíndricas (3 cm de diámetro por 8 cm de alto) que contenían barras de refuerzo de 0.8 cm de diámetro y dejaban una cubierta de mortero de 1 cm, con un área de barra de refuerzo expuesta de 10.05 cm2. Después de dejarlas en reposo durante 48 h, las muestras se curaron durante 7 días al 100% de humedad relativa. Luego, tres especímenes de cada grupo se sumergieron en soluciones salinas aireadas al 3,5 % de NaCl (% p/V). Se prepararon cuatro diseños de mezcla, con 3 muestras de cada uno. La mezcla A (se utiliza como referencia) conteniendo arena de rio, cemento y agua, en relaciones 3:1:0.6. La mezcla B incorpora iones silicato disueltos en el agua de mezcla, con una concentración 0.3 mol/L. La mezcla C tiene las barras de refuerzo pretratadas por inmersión durante 24 h a potencial de circuito abierto (OCP) en una solución 0.3 mol/L en iones de silicato. La mezcla D replica la mezcla A pero fue sumergida durante 24 h en una solución 0.3 mol/L en iones de silicato después de curar el mortero (al 100% de humedad, 7 días). En estos morteros con barras se registra mensualmente el potencial de circuito abierto, la resistencia a la polarización (Rp) y espectros de impedancia electroquímica (EIS). La evaluación electroquímica se llevó a cabo en una celda electroquímica estándar de 3 electrodos, a temperatura ambiente (22-24 °C), replicando el esquema de trabajos previos [2]. La celda incluye un contra-electrodo de platino (de área ampliamente superior al área expuesta de las barras) y un electrodo de referencia de Hg/HgO 0.1 mol/L KOH. Todos los valores de potencial se informan contra esta referencia. Para EIS, la amplitud de la señal alterna fue ± 15 mV, mientras que la frecuencia varió entre 20 kHz y 0.01 Hz. En todos los casos los datos se ajustaron a circuitos equivalentes utilizando el programa Zview. Para Rp, los barridos de potencial se hicieron a una velocidad de 0.1 mV/s.En paralelo, se prepararon especímenes adicionales con la misma composición, pero sin barras de refuerzo, que se utilizaron para evaluar los perfiles de porosidad y cloruro. La presencia de iones de silicato muestra un efecto positivo después de los primeros tres meses en inmersión, con variaciones que responden al método de aplicación de los iones silicato como agente inhibidor. Luego del primer mes de inmersión en la solución que simula una exposición a ambiente agresivo, los primeros resultados sugieren que los silicatos podrían usarse como inhibidores verdes en hormigón armado, destacándose los morteros de mezcla D, que incorpora 24 h de inmersión en solución de iones de silicato. Las diferencias se mantienen luego de tres meses de inmersión. Los resultados para los parámetros electroquímicos más relevantes pueden verse en la Tabla 1. MorteroOCPRp(mV)*(kΩ.cm2)A (Blanco)-66080.3B (Si en la mezcla de hormigón)-63590.1C (Barras sumergidas en Si 24 h)-68292.0D (sumergido en Solución Si 24 h)-661209.5Tabla 1. Resultados de OCP y Rp luego de 3 meses de inmersión en solución 3.5% NaCl. Los valores mostrados corresponden a una de las tres muestras ensayadas y son representativos del conjunto.En cuanto a las propiedades mecánicas, se realizaron ensayos de porosidad [3] para los morteros de mezcla A, B y D. Los resultados obtenidos señalan que los morteros tipo D son los menos porosos con 13,93%, seguidos por los morteros de mezcla A (Blancos) con 14,47 y finalmente, los más porosos resultaron los morteros mezcla B con 15,35%. Todos los valores están expresados en porcentaje de volumen vacío total de cada mortero. Los efectos positivos de la presencia de iones de silicato para los morteros de mezcla D que se muestran en la Tabla 1, podrían estar relacionados al valor de porosidad más bajo obtenido para este caso. Tomando en cuenta que los resultados de los primeros tres meses en inmersión son alentadores y muestran diferencias significativas resultantes de aplicar diferentes tratamientos basados en iones silicato, la evaluación de los parámetros electroquímicos continuará durante al menos 12 meses.2. REFERENCIAS 1. Montes F., Frontini, MA, Vázquez M., Valcarce M.B (2020). Silicate Ions as Corrosion Inhibitors for Carbon Steel in Chloride-Contaminated Concrete Pore Simulating Solutions. Corrosion (NACE) 76:1147?1154.2. L. Yohai, M.B. Valcarce, M. Vázquez (2016). Testing phosphate ions as corrosion inhibitors for construction steel in mortars. Electrochimica Acta 202 (2016) 316?324.3. International ASTM Designation: C 642 ? 97. Standard Test Method for Density, Absorption, and Voids in Hardened Concrete.