¿QUE ES LA CARBONATACIÓN DEL CONCRETO?

La carbonatación del concreto es un proceso químico natural que ocurre cuando el concreto entra en contacto con el dióxido de carbono (CO₂) presente en el aire, el agua o cualquier otro medio.

En este proceso, el dióxido de carbono penetra en el concreto y reacciona con el hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) presente en el concreto, formando carbonato de calcio (CaCO₃) y reduciendo el pH del material a alrededor de 9. Para que un hormigón se considere un medio alcalino que protege a las armaduras debe tener unos valores de pH en torno a 12-13.  La reducción del pH por efecto de la carbonatación implica una pérdida de esa capacidad de protección y, por tanto, se activa el proceso de corrosión de las armaduras, siempre bajo las condiciones adecuadas.

La carbonatación puede cambiar las propiedades del concreto de tal manera que puede llegar a afectar la resistencia mecánica del mismo. Cuando el pH del concreto disminuye, la capa protectora de óxido que rodea las barras de acero del hormigón armado se descompone y la corrosión es posible.

La carbonatación del concreto es un proceso lento y gradual que puede llevar años en completarse. La velocidad de carbonatación depende de varios factores, como la concentración de dióxido de carbono en el ambiente, la permeabilidad del concreto, la humedad relativa, la temperatura y la presencia de carbonato de calcio en la mezcla de cemento.

Virtualmente todos los elementos constitutivos del cemento pórtland hidratado son susceptibles de carbonatación. Los resultados pueden ser beneficiosos o perjudiciales, dependiendo del tiempo, la tasa y la extensión de la carbonatación y del ambiente al cual está expuesto el cemento. Por otra parte, una carbonatación intencional durante su producción puede mejorar la resistencia, dureza y estabilidad dimensional de los productos de hormigón. Sin embargo, en otros casos la carbonatación puede provocar el deterioro y una disminución del pH de la pasta cementicia, provocando la corrosión de las armaduras próximas a la superficie. La exposición al dióxido de carbono (CO2) durante el proceso de endurecimiento puede afectar la superficie acabada de las losas, dejando una superficie blanda, polvorienta y menos resistente al agua. El uso de calefactores sin ventilación o la exposición a los gases de escape de las maquinarias o de otras fuentes durante el proceso de endurecimiento puede producir superficies altamente porosas susceptibles a los ataques químicos.

La humedad; principal medio para el proceso de carbonatación

La fuente de CO2 puede ser la atmósfera o bien agua que transporta CO2 en disolución.

La reacción del cemento pórtland hidratado con el CO2 del aire es generalmente un proceso lento (Ludwig 1980). Este proceso depende fuertemente de la humedad relativa ambiente, la temperatura, la permeabilidad del hormigón y la concentración de CO2.

Las mayores tasas de carbonatación se producen cuando la humedad relativa se mantiene entre 50 y 75%. Para humedad relativa menor que 25%, el grado de carbonatación que ocurre se considera insignificante (Verbeck 1958). Si la humedad relativa es mayor que 75%, la humedad presente en los poros restringe la penetración de CO2.

Los hormigones relativamente permeables sufren una carbonatación más rápida y extensa que los hormigones densos, bien compactados y curados. Una menor relación agua/cemento y una buena compactación reducen la permeabilidad y limitan la carbonatación a la superficie. En las áreas industriales, donde hay mayor concentración de CO2 en el aire, las tasas de carbonatación pueden ser mayores.

El CO2 absorbido por la lluvia ingresa al agua subterránea en forma de ácido carbónico. La putrefacción de la vegetación puede aportar CO2 adicional, junto con ácido húmico, lo cual puede provocar elevados niveles de CO2 libre. Aunque en general estas aguas son ácidas, su agresividad no puede ser determinada exclusivamente en base al pH. La reacción con los carbonatos presentes en el suelo produce un equilibrio con bicarbonato de calcio que puede resultar en soluciones de pH neutro pero que sin embargo contienen cantidades significativas de CO2 agresivo (Lea 1971).

La tasa de ataque, similar a la del ataque por el CO2 de la atmósfera, depende de las propiedades del hormigón y de la concentración de CO2 agresivo.

Debido a la amplia variedad de condiciones en las construcciones subterráneas, en este momento no existe consenso en cuanto a establecer valores limitantes. Sin embargo, algunos estudios han concluido que el agua que contiene más de 20 partes por millón (ppm) de CO2 agresivo que pueden provocar la rápida carbonatación de la pasta cementicia hidratada. Por otra parte, las aguas que contienen 10 ppm o menos de CO2 agresivo pero que se mueven libremente también pueden provocar una carbonatación significativa (Terzaghi 1948, 1949).

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Fuente:
INGENIERÍA CIVIL Y CONSTRUCCIÓN