Acero de refuerzo con recubrimiento epóxico

El acero de refuerzo recubierto con resina epóxica (ECR por sus siglas en ingles) fue introducido en la década de 1970 para proporcionar una barrera física a los cloruros en la interfase concreto/acero de refuerzo. Aunque se ha encontrado poca aceptación en Europa y otras partes del mundo, el ECR pronto fue adoptado como la estrategia de protección contra la corrosión por un número de jurisdicciones en América del Norte.

En 1979 fue probada la técnica de protección en la construcción de puentes. Se asumió que la barrera física proporcionada por el revestimiento se mantendría durante la vida de la estructura. Desafortunadamente, en las próximas dos décadas ciertas limitaciones se hicieron evidentes. La presencia de cualquier defecto en el recubrimiento deja expuesto al acero desnudo siendo este susceptible a la corrosión. Mientras que en exposición prolongada a la humedad (por ejemplo, la que se encuentra normalmente en el concreto), el epóxico absorbe el agua y debido al gradiente de presión, el agua penetra el recubrimiento epóxico y una capa de

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47 humedad se desarrolla en la interfase recubrimiento/acero causando el subsiguiente desprendimiento del recubrimiento [33-34].

2.5.4.1 Características del recubrimiento

De acuerdo a lo propuesto en la norma ASTM A 775 y AASHTO 40, para fines de aceptación del revestimiento, al menos 90% de todas las mediciones del espesor del revestimiento después del curado deberán ser de 175 a 300 µm. En las pruebas de flexión realizadas en un mandril, al doblar la barra no debe existir agrietamiento en el recubrimiento, el número de defectos por pequeñas perforaciones no debe exceder de 6 por metro y el área dañada sobre la barra no debe ser mayor del 2% [35]. Tal vez el ejemplo más conocido del mal comportamiento en campo de las barras con recubrimiento epóxico fue en la reconstrucción de varios puentes en los Cayos de la Florida. Los investigadores de Florida establecieron que las causas principales de la corrosión fueron la falta de atención a la preparación de las barras antes del recubrimiento y pérdida de adherencia del recubrimiento antes de la colocación en las estructuras.

2.5.4.2 Factores que afectan la calidad del recubrimiento

La calidad del recubrimiento epóxico ha demostrado ser un factor clave que afecta al comportamiento de corrosión en barras de acero embebidas en concreto reforzado. Una medición de la calidad, es la adhesión que posee el recubrimiento sobre el sustrato de acero, por lo que algunos han argumentado que la protección contra la corrosión depende de la adhesión de la película epóxica sobre el sustrato metálico. Algunos de los factores que afectan la adherencia del recubrimiento son enlistados a continuación [36]:

48 · Formulación del recubrimiento epóxico: la formulación afecta a la formación química de la cadena del polímero y al peso molecular. La forma final de la cadena del polímero, su longitud y su configuración determinan las propiedades y características físicas del recubrimiento, tales como flexibilidad, dureza y adherencia.

· Proceso de aplicación del recubrimiento: (a) las deficiencias en el seguimiento de las etapas de aplicación del recubrimiento pueden resultar en una adhesión inadecuada del recubrimiento epóxico en el acero. Si no se proporciona un perfil de superficie adecuado (número óptimo y la profundidad de picos y valles) disminuye la interconexión mecánica entre la resina epóxica y la superficie del acero. (b) La limpieza inadecuada de la superficie del acero como la falta de la eliminación de la cascarilla de laminación u otros contaminantes superficiales (óxido, depósitos adheridos libremente, aceite, grasa, cloruros y otras materias extrañas) pueden afectar la adherencia del recubrimiento. (c) El calentamiento indebido de la barra provoca una reacción incompleta o la degradación del epóxico. Por una parte, si el curado es incompleto como consecuencia de temperaturas demasiado bajas, el epóxico no fluirá correctamente sobre la superficie de la barra y no rellenará las cavidades, según sea necesarias para el buen anclaje mecánico. Por otra parte, el recalentamiento del acero degrada al epóxico y reduce el enlace electroquímico mediante la producción de nuevas capas de óxido en la superficie del acero.

· Humedad: la presencia de humedad en todo el epóxico puede ser perjudicial, ya que el agua es uno de los agentes más destructivos de la adhesión metal/polímero. En campo, la humedad alrededor del refuerzo puede provenir de agua que penetra en el concreto. Las fuentes de agua son la lluvia, deshielo, agua de mar y la humedad del ambiente. La humedad también está disponible como parte de la solución en los poros del concreto. El agua puede causar pérdida de adhesión al romper los enlaces de hidrógeno en la

49 superficie de epóxico/acero o por hidratación de la capa de óxido en el metal.

· Temperatura: si un polímero epóxico se expone a temperaturas cercanas a la temperatura de transición, el recubrimiento se vuelve blando y fluido, siendo susceptible de deterioro. Si la humedad está presente, puede haber una pérdida permanente de la adherencia. La presencia de altas temperaturas sólo causa una pérdida momentánea de la adhesión, pero inmediatamente después de que el epóxico se enfría, la adhesión puede ser recuperada. Por lo tanto, las altas temperaturas generalmente producen la pérdida de adherencia en presencia de humedad. Por el contrario, la humedad por sí sola produce la pérdida de adhesión con el tiempo, pero las altas temperaturas ayudan a acelerar el proceso de desprendimiento.

· Daños en el recubrimiento: los daños en el recubrimiento son un factor indirecto que contribuye a la pérdida de adhesión. Agentes nocivos, tales como agua, cloruros o sustancias químicas diluidas pueden entrar en la interfase del acero/epóxico a través de discontinuidades del recubrimiento tan pequeñas como los poros y producir pérdida de adherencia. Celdas de corrosión se forman en los sitios dañados del recubrimiento y pueden producir la pérdida de adherencia por desprendimiento catódico y/o la progresión de la corrosión debajo de la película.