Protocolo experimental para determinar el valor de umbral de cloruro para la corrosión en las muestras tomadas de estructuras de hormigón armado

1. muestreo en la estructura de ingeniería seleccionar áreas de prueba en la estructura de hormigón teniendo en cuenta la nota de abajo. Nota: Una zona de pruebas es el área de la cual se tomarán varias muestras. Un área de prueba debe estar ubicado dentro de uno de los miembros estructural (presumiblemente de un lote concreto) y exposición exposición homogénea para el medio ambiente (por ejemplo, evitar diferencias significativas en altura en columnas o paredes de muestreo). Así, se pueden seleccionar varias zonas de prueba dentro de una estructura de ingeniería. Como requisito adicional, el área de prueba debe estar libre de daños por corrosión. Esto puede ser verificado basándose en los resultados de los métodos de inspección establecidos, incluyendo ensayos no destructivos como potencial asignación 16 , 17 , 18. Tenga en cuenta que la penetración de cloruro ya se han producido en los miembros estructurales bajo consideración. Esto no afecta la validez del método de prueba descrito aquí, pero pueden influir en el tiempo necesario para la prueba en el laboratorio de corrosión. Dentro de cada área de prueba de la estructura, elegir lugares de muestreo (puntos de muestreo). Elegir ubicaciones de muestreo que están libres de panales, grietas, que rompe con almádena u otros signos de cubierta concreta localmente mala calidad o deterioro. Localizar barras del acero de refuerzo en el concreto mediante un dispositivo de exploración no destructivos, mano conocido como " detector de acero de refuerzo " 19. Mueva el detector acero en horizontal y vertical direcciones sobre el hormigón superficial dentro de la zona de pruebas y marcan (con tiza) cada barra temporalmente en la superficie del concreto (forma de la rejilla) de acero de refuerzo. Seleccionar lugares para perforaciones de núcleos con un diámetro de al menos 150 mm; Marca y etiqueta en la superficie de hormigón (con tiza). Evite las intersecciones de muestreo de armadura dentro de la base. Seleccione la ubicación de tal manera que la barra de acero de refuerzo será como centralmente localizado como sea posible dentro de la base. Nota: Asegúrese de seleccionar las barras de acero que son de interés para la evaluación de la estructura (generalmente la capa con la profundidad de la cubierta más baja); es particularmente importante distinguir entre las barras horizontal y verticalmente orientados como esto influye en el rendimiento de corrosión 20. Para tener en cuenta la variabilidad inherente a C crit y ser capaces de proporcionar datos estadísticos, seleccionar un mínimo de 5 (idealmente 10) lugares de muestreo dentro de un área de prueba. Considere implicaciones estructurales con respecto al número y posición de núcleos extraídos de la estructura con el fin de evitar cualquier crítica debilitamiento de la estructura causada por el muestreo. Documentar la posición de todas las muestras dentro de los miembros estructurales con precisión antes de muestreo (fotografías, dibujos que muestra distancias a los bordes, etc.) Nota: Esto puede incluir también documentación de parámetros medidos in situ en los lugares correspondientes como potenciales electroquímicos acero 16 , 17 , 18 , cubrir otros resultados de la prueba no destructiva como la resistividad del concreto, o profundidad medidas 19. Los corazones de concreto de perforación (diámetro mínimo de 150 mm) que contiene el segmento del refuerzo de acero según normas y procedimientos comunes 21. Para evitar daños en la interfaz acero-concreto, realizar la perforación con cuidado (refrigerado por agua de perforación, perforación, herramientas, etc. de sharp) ajustar la profundidad de perforación dependiendo de la calidad del concreto y de la profundidad de la cubierta de la refuerzo de acero. Nota: como regla general, la longitud de la base debe ser al menos 2 – 3 veces la cubierta de la profundidad. Normalmente esto permite romper el núcleo de la estructura sin dañar la interfaz acero-hormigón. Quitar el agua líquida de la superficie del núcleo de hormigón. Claramente el núcleo de la etiqueta con un marcador de tiza a prueba de agua. Envolver el núcleo en una hoja estrecha de difusión para preservar las condiciones de humedad durante el transporte al laboratorio. 2. Preparación en el laboratorio de muestras Nota: estos pasos se aplican a cada muestra (core) de la estructura con el fin de prepararlos para la prueba de corrosión de laboratorio. Esto sirve para acelerar la prueba de corrosión (reduciendo la cubierta concreta), preservando las condiciones en la base y proporciona protección de end-efectos no deseados (por ejemplo, corrosión de grieta). Ajuste la cubierta de hormigón en el frente y parte posterior de la base perforada. Reducir la cubierta de hormigón en la parte delantera (que es el lado expuesto originalmente) por el corte de diamante refrigerados por agua para la obtención de la muestra en el rango de 15-20 mm de espesor cubierta concreta final ( figura 1 un -b). Asegúrese de que el grueso de la cubierta concreta es uniforme en el lado a ser expuesto. Medir la cubierta concreta en ambos extremos de la armadura de acero de la barra (es decir, en la cara lateral de la base) con una pinza. Si es necesario, utilice de corte o herramientas de pulido para eliminar las diferencias en el espesor de la cubierta superior a 1 mm. Medir el espesor del hormigón tras el refuerzo de acero con una pinza o una regla en la cara lateral de la base y asegúrese de que esté ~ 30-50 mm ( figura 1 b). Si es necesario, cortar la base con corte de diamante refrigerados por agua. Nota: No pulido es necesaria en este lado. Establecer una conexión de cable y proteger la barra puntas de acero de refuerzo de la iniciación de la corrosión falsas durante la exposición de pruebas por el siguiente procedimiento figura 1 c. Uso un taladro de perforación con un diámetro interno ligeramente mayor (por 2-4 mm) que el diámetro de la barra de acero de refuerzo para eliminar el hormigón directamente en el acero en cada extremo de la barra sobre una longitud de máximo 10 mm. cero restos de cemento pegar adhiriéndose a la superficie de acero con ayuda de herramientas adecuadas (pequeño cincel, espátula metálica, etc.) perfore un pequeño agujero en uno de los extremos de las barras de acero y un metálico tornillo autorroscante para fijar un terminal de cable (conectado a un cable de cobre) en la barra de acero. Asegúrese de que el terminal se presiona firmemente contra el acero de refuerzo. Nota: El diámetro del tornillo debe ser ligeramente más grande (por ejemplo, de 0,1 – 0,2 mm) que del agujero perforado en el acero para garantizar una conexión sólida y firmemente. Coloque la rosca en el acero de refuerzo y asegurarse de que no sobresalga el elemento de acero de refuerzo en cualquier lugar, como es probable que esto afectará las medidas electroquímicas y el comportamiento a la corrosión. Nota: Esto puede garantizarse mediante el uso de tornillos cortos y prestando atención a la dirección de la perforación del agujero (paralelo al eje del acero). Es más fácil si la cara de corte de la barra de acero es perpendicular a la barra de taladro paralelo al eje de la barra de acero eje. Por lo tanto es importante que las barras de refuerza están ubicadas dentro de la base, de lo contrario la cara de acero corte no es perpendicular al acero de la barra eje. No utilice soldadura, soldadura o técnicas similares para establecer la conexión del cable eléctrico, ya que puede influir en el calentamiento del acero o la interfaz acero-hormigón en la muestra. Llenar el hueco creado around tanto la barra de acero termina con una pasta/mortero/lechada de cemento denso vertiendo cuidadosamente la mezcla en los agujeros. También cubra el tornillo y el estirón de la conexión del cable. Producto a base de cemento uso un polímero-modificada para esto con el fin de asegurar la buena adherencia y final protección. Nota: Existe una gama de productos comerciales comercializadas como morteros de reparación o similares (véase Tabla de materiales). Es importante que el producto no contiene un inhibidor de la corrosión u otras sustancias que afectan el comportamiento electroquímico del acero. Asegúrese de que esta pasta/mortero/lechada de cemento es aplicada y curado adecuadamente, es decir, según el proveedor de ' instrucciones de s. Aplique una capa de epoxy para limitar el área superficial expuesta. Antes de aplicar el recubrimiento, permite a la superficie de hormigón unos días de secado a temperatura ambiente y clima interior. Evitar la agresiva (por ejemplo, en el horno) o largo (más de un 1-2 semanas) ya que pueden cambiar la microestructura del hormigón (el agrietamiento) y así influir en los resultados de la prueba de secado de la base. Capa de la superficie lateral de la base con una resina epóxica. También cubrir la barra extremos y la conexión del cable (terminal de cable, tornillo, etc.) de acero de refuerzo ( figura 1 c – D). Con la misma resina de epoxy, cubrir también la parte final de la superficie expuesta del concreto en el lado de la base, que era previamente más cercana a la superficie de hormigón estructural ( figura 1 d). Deja una longitud (sin recubrimiento) expuesta a lo largo de la barra de acero en este lado del 60-80 mm. Deja la cara concreta superior sin recubrimiento (es decir, el lado opuesto del lado expuesto, comparar figura 1 d). Nota: La resina de epoxy utilizada debe ser adecuada para la aplicación en concreto (estable en condiciones alcalinas, fáciles de untar, por ejemplo, con un cepillo, etc.) aplicar el recubrimiento, de modo que forma una barrera de difusión firmemente hacia la exposición luego para el cloruro que contiene la solución. Asegúrese de que el grueso de capa es por lo menos 2 mm. comprobar que no hay poros y orificios visibles en la capa. Si es necesario, aplique varias capas de la resina de. El protocolo puede pausarse aquí; Envuelva otra vez la muestra en una lámina estrecha difusión. 3. Prueba de corrosión Prepare la configuración de exposición a solución. Lugar todas las muestras en un tanque, con el lado de la muestra que 15-20 mm de hormigón cubren de grueso hacia abajo. Montar las muestras en pequeños separadores para permitir la exposición de la solución a las muestras desde su parte inferior ( figura 2). Elegir un tanque con dimensiones que permite una distancia entre las muestras de concreto y entre las muestras y las paredes del tanque de al menos 4 cm; altura del tanque está en el rango de 15-30 cm. Preparar la instrumentación para el de registro de datos. Lugar un electrodo de referencia en la solución de exposición ( figura 2). Nota: Para un electrodo de referencia de cualquier tipo de electrodo de referencia estable conveniente para la inmersión en la solución de exposición puede ser utilizado (por ejemplo un Ag/AgCl/KCl sat electrodo de referencia). Medidas especiales pueden ser necesarios para evitar la contaminación de la solución de exposición por el electrólito del electrodo de referencia y viceversa. Conectar todas las muestras a un registrador de datos automatizado, que individualmente puede medir los potenciales de la refuerzo barras de acero contra el electrodo de referencia común ( figura 2). Utilizar un registrador de datos con una impedancia de entrada superior a 10 7 Ohm. Establece el intervalo de medición del registrador de datos en al menos 4 mediciones por día para cada muestra, preferentemente, utilice un intervalo de 1 h para cada muestra. Inicio exposición a solución de cloruro libre. Nota: El comienzo de la exposición a la solución corresponde al tiempo t 0 = t = 0, para cada muestra. Llene el depósito con agua del grifo (pH de 6.5-8.0, cloruro-libre, calidad del agua potable). Asegúrese de que el nivel del agua es tal que todas las partes inferiores de las muestras de núcleo están en contacto con la solución, pero que son no totalmente sumergido (es decir, con la cara superior de la muestra por encima del nivel del agua). Mantener el contacto entre la solución de referencia de electrodo y exposición ( figura 2). Inmediatamente iniciar registro de datos, es decir, medir los potenciales de todas las muestras vs. el electrodo de referencia. Monitorear los potenciales durante 1-2 semanas y consideran que los potenciales se esperan llegar a valores estables, en un rango que indica pasividad acero. Nota: Por lo general, se trata de alrededor -100 a + 200 mV vs Ag/AgCl/KCl sat 1. En algunos casos, las muestras de asumir potenciales claramente más negativo que -100, Inspeccione inmediatamente las muestras más detalladamente (véase sección 5). Realizar este paso también si el potencial varía notablemente durante la exposición a la solución de cloruro libre. Inicio de exposición a cloruros. Después de 1 – 2 semanas en solución libre de cloro, reemplazar la solución de exposición con una solución preparada de 3,5% NaCl en peso. Utilizar agua desionizada para preparar esta solución de cloruro. Utilizar un volumen de la solución de cloruro igual a la solución inicial de cloruro-libre (misma profundidad de inmersión). Cerrar el tanque de exposición con una tapa (recomendada) para limitar la evaporación de la solución y los relacionados con cambios en la concentración de cloruro. Durante la exposición de cloruro, regularmente (por lo menos una vez por 2 semanas) Compruebe el nivel del agua con respecto a las muestras. Si es necesario, añadir agua desionizada. Límite de renovación de la solución de toda exposición al mínimo ya que esto promueve la lixiviación del hormigón. Continuar monitoreo de los potenciales de las muestras y regularmente (cada dos veces a la semana) Compruebe el estado de corrosión de cada muestra mediante la evaluación de la evolución registrada de potenciales en el tiempo de cada muestra y teniendo en cuenta el criterio para la iniciación de la corrosión define en la sección 3.5. Después de 60 días, aumentar la concentración de NaCl en la solución al 7% en peso. Después de 120 días, aumentar la concentración de NaCl en la solución al 10% en peso. Después de esto, mantener la concentración de cloruro en este nivel. Evaluar los potenciales monitoreados en el tiempo para detectar inicio de corrosión. Nota: Durante la exposición, las muestras por lo general exhiben potenciales relativamente estables dentro de unos +-30 mV de los valores iniciales de exposición a agua libre de cloro. Esta gama de potencial se hará referencia a como " nivel pasivo " adjunto ( figura 3). Puede ser diferente para cada muestra individual. Al evaluar el potencial de acero grabado durante la exposición, utilice el siguiente criterio para la iniciación de la corrosión para comprobar el estado de corrosión de cada espécimen. Las siguientes condiciones deben cumplirse para la iniciación de la corrosión (< fuerte clase = "xfig"> Figura 3): comprobar si el potencial se reduce en más de 150 mV de la voz pasiva nivel dentro de un plazo de 5 días o menos. Durante los siguientes 10 días, comprobar si el potencial permanece estable en el nivel negativo alcanzado, disminuye aún más o se recupera en un máximo de 50 mV. Nota: Para más información información acerca de este criterio para la detección de la iniciación de la corrosión vea el debate. Una vez se satisface este criterio para la iniciación de la corrosión, inmediatamente retire la muestra de la solución de exposición y proceder como se describe en la sección 4. Documentar el tiempo de iniciación de la corrosión (t ini) de este ejemplo ( figura 3). Continuar la prueba de exposición con las muestras restantes. Si la disminución potencial del nivel pasivo es inferior a 150 mV, observar de cerca la muestra sobre el tiempo de exposición que viene. Si el potencial disminuye aún más y alcanza un nivel estable, considerar esto como un cambio en el estado de corrosión. Prestar atención especial a dichas muestras, comprobando el estado de corrosión con medidas alternativas (por ejemplo, medir la resistencia de polarización lineal 22) o finalmente analizarlos como se describe en la sección 4. Si el momento de la iniciación de la corrosión no puede atribuirse claramente, rechazar la muestra de. Si la caída de potencial es pronunciada (superior a 150 mV dentro de algunos días), pero seguido de un aumento de potencial en los próximos días hacia el nivel pasivo inicial ( figura 3), dejar la muestra en la exposición solución para monitoreo más. Prestar especial atención a situaciones donde todos los potenciales de las muestras expuestas en el mismo tanque de exposición experimentan cambios simultáneos en potencial. Si esto ocurre, inmediatamente Compruebe el electrodo de referencia y repárelo o sustitúyalo por uno nuevo si es necesario. Nota: El intercambio de la solución o aumento de la concentración de cloruro por lo general conduce a cambios en el potencial. Esto puede estar relacionado a establecer potenciales de difusión diferentes en ambas las ensambladuras del electrodo de la solución de referencia de exposición o exposición de muestras de solución concreto 23. Estos cambios afectan a todas las muestras expuestas en el mismo tanque del mismo modo. No indican cambios en el estado de corrosión. Nota: Si el electrodo de referencia es inestable o presenta fugas en la solución, exhibirá a la deriva. Como consecuencia, acero monitoreados todos los potenciales muestra la misma tendencia en el tiempo. Esto no indica cambios en el estado de corrosión. 4. Análisis de la muestra después de la iniciación de la corrosión dividir la muestra para quitar el acero bar Sobre el retiro de una muestra de la solución de exposición, dividir (como en el paso 4.1.2) el núcleo de hormigón de mayores análisis y examen visual de la superficie del acero y del hormigón en la interfaz acero-hormigón. Corte del núcleo de hormigón de su parte posterior (el uno no expuesto a la solución) con una cuchilla de diamante refrigerados por agua ( figura 4). Asegúrese de que la sección es perpendicular a la superficie posterior y alineado paralelo a la barra de acero de refuerzo. Para evitar dañar la barra de acero Asegúrese de que la profundidad de corte es más baja (de unos 10 mm) que el espesor de la cubierta concreta en este lado. Inserte un cincel o una herramienta similar y dividir el núcleo de hormigón en dos mitades, esto dividirá el concreto alrededor del acero bar Suavemente Retire la barra de acero del concreto de refuerzo, esto deja a las dos mitades de la muestra de concreto con las huellas del acero de la barra ( figura 5 a). Examine visualmente la interfaz acero-hormigón. Inmediatamente documentos (fotografías, dibujos, etc.) el aspecto visual de la interfaz acero-concreto, examinando la superficie del acero y la barra de acero improntas en el hormigón. Preste atención a la siguiente. Documentar la ubicación y morfología de la corrosión. Nota: El sitio de iniciación de la corrosión puede generalmente identificarse fácilmente por productos de corrosión precipitado ( figura 5 a). Marque el número y la posición de estos puntos. El color de los productos de la corrosión es también de interés. Por lo general, a partir, son oscuro/negro/verde. Cuando está expuesto al aire, se convierten en marrón/rojo Comprobar la muestra para la iniciación de la corrosión falsa, es decir, a la corrosión que ha iniciado en o cerca de la barra de acero extremos. Si este es el caso, rechazar la muestra y tenga en cuenta que pueden ser determinado no C críticos. Nota: A la corrosión que inicia durante la prueba en o cerca de la barra de acero extremos, es decir, dentro de los 15 mm del acero barra extremos, se considera inicio de corrosión falsa. Esto puede ser debido a situaciones de la grieta, acero insuficientes medidas de protección final (p. ej., llenado de lechada pobre o epoxi poroso), o porque el metal del tornillo para la conexión del cable sobresale el acero de la barra (secciones 2.2 y 2.3). Documento de huecos o poros en el hormigón. Tomar nota de si la ubicación de espacios vacíos o poros coincide con la localización de la iniciación de la corrosión. Documentar cualquier características distintivas tales como grietas, panales, agregados gruesos, materias extrañas, alambres, separadores, etcetera de lazo., en el concreto y su posición con respecto a la localización de la iniciación de la corrosión. Medir la profundidad de carbonatación. Documentación inmediatamente después, rocíe las superficies de hormigón split con solución de fenolftaleína y determinar la profundidad de carbonatación 24. Nota: Es fundamental tener en cuenta si la profundidad de carbonatación alcanzó la superficie del acero y si no, lo que la distancia de la profundidad de carbonatación a la barra de acero. Esto debe ser reportado junto con los resultados. Realizar análisis de cloruro y determinar C críticos. En ambas mitades de la base de hormigón, quitar las partes que fueron recubiertas con epoxi mediante refrigerado por agua diamante de corte ( figura 6 a). De los prismas obtenidos, eliminar el hormigón en la zona cubierta por medio de corte de diamante refrigerados por agua hasta 2 mm para el acero de la barra ( figura 6 b). Secar el hormigón a 105 ° C durante la noche. Posteriormente, triturar el hormigón y recoger el polvo de pulido, el grueso de este paso molienda es de 4 mm ( figura 6 c). Esto produce, de cada uno la mitad de la base de concreto, una muestra de hormigón en polvo en la profundidad de la barra de acero +-2 mm. Secar las muestras de polvo concreto obtenidos a 105 ° C hasta un peso constante. Analizar la concentración de cloruro solubles en ácido en el polvo secado del concreto según normas 7 , 8. Calcular la media de los dos valores. Nota: El resultado es el contenido de cloruro como un porcentaje en peso de hormigón armado. Si el contenido de cemento del hormigón en la muestra específica utilizada para el análisis de cloruro puede ser determinado (por ejemplo, por medio de métodos adecuados de 25 , 26 , 27), convertir el contenido de cloruro en porcentaje en peso de cemento. Documentar el resultado de los análisis de cloruro, que es el contenido de cloruro crítico C crit para la muestra específica. Asegúrese de indicar si el valor se expresa en términos de porcentaje en peso de hormigón o en peso de cemento. Documentar los resultados como un informe de prueba para cada uno ejemplo. Informe los efectos documentados de la inspección visual (sección 4.2) junto con los resultados de la prueba (potenciales registrados en el tiempo, tiempo de iniciación de la corrosión, profundidad de carbonatación y C crit). 5. Manejo de situaciones especiales si los potenciales negativos antes de la exposición de cloruro se observa, es decir, si el potencial de acero llega a ser claramente negativo durante la exposición inicial a la solución de cloruro-libre (sección 3.3), dar especial consideración a los siguientes. Considerar un evento de la iniciación de la corrosión falsa. Fin de verificar inicio de corrosión falsa mediante la eliminación de la barra de acero termina cortando en cada barra de acero el hormigón de la muestra (corte de diamante refrigerados por agua). Sacar a ~ 20 mm de hormigón a cada lado. Medir nuevamente el potencial del acero mediante la colocación de un electrodo de referencia con la ayuda de una esponja mojada sobre la superficie expuesta del concreto y eléctricamente, ponerse en contacto con la cara cortada de bar acero Si el potencial es aún comparativamente negativo, rechazar la muestra de. Si el potencial está en el rango de los niveles de pasivos de las otras muestras de la misma serie, considerar volver a utilizar la muestra para determinar C crit. En este caso, continúe con el paso 2.2 del protocolo. Al informar sobre los resultados, indican que esta muestra fue menor (acero expuesto más corta longitud de la barra) que los otros. Si iniciación de corrosión falsa puede ser excluida, comprobar si el concreto en la profundidad de acero era ya carbonatada y considerar la determinación de la concentración de cloruro a la profundidad de acero. Si la carbonatación o una muy alta concentración de cloruro explica la iniciación de la corrosión sobre mojado, este documento en el informe de la prueba y tenga en cuenta que no C crítico puede determinarse en este caso. Nota: Esto puede ocurrir si el concreto en la profundidad de acero ya se gas contenía una cantidad suficiente de cloruro para promover la corrosión sobre mojado. Esto puede ser el caso cuando se tomaron muestras de una estructura en un período seco, es decir, cuando ninguna corrosión activa estaba ocurriendo en la estructura y por lo tanto, ninguna corrosión podría detectarse mediante los métodos de inspección descritos en la sección 1.